Особенности распределения химических элементов в почвах острова Валаам

Шешукова, Анастасия Анатольевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Особенности распределения химических элементов в почвах острова Валаам
ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Особенности распределения химических элементов в почвах острова Валаам"

на правах рукописи

Шешукова Анастасия Анатолье]

ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ПОЧВАХ ОСТРОВА ВАЛААМ

Специальность: 03.00.27 - почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Санкт-Петербург - Пушкин

2006

Работа выполнена в лаборатории географии почв Биологического научно-исследовательского института Санкт-Петербургского государственного университета

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Наталия Никитична Матинян

Официальные оппоненты: доктор географических наук, профессор

Анатолий Семенович Федоров

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Дмитрий Викторович Чернов

Ведущая организация: Почвенный институт им. В.В. Докучаева РАСХН

Защита диссертации состоится 22 июня 2006 года в 16 часов на заседании диссертационного совета Д.220.060.03 в Санкт-Петербургском государственном аграрном университете (СПбГАУ) по адресу:

196601, г. Санкт-Петербург — Пушкин, Петербургское шоссе, дом 2, корп. 1-а, аудитория 239.

Просим принять участие в работе совета или прислать письменный отзыв о данном автореферате в двух экземплярах, заверенных печатью, по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Санкт-Петербургского государственного а фарного университета.

Автореферат разослан «. » мая 2006:

Ученый секретарь диссертационного совета доктор сельскохозяйственных наук, профессор

В.П. Царенко

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Валаамский архипелаг расположен на территории Карелии в северной части Ладожского озера. Наряду с историко-культурной, эстетической и духовной ценностями, он является уникальной незагрязненной экосистемой самого крупного пресноводного водоема Европы. Относительно фоновой территории Карелии и Ленинградской области, Валаамский архипелаг выделяется редким для таежной зоны сочетанием биоклиматических факторов почвообразования: выходами магматических пород основного состава, претерпевших значительные постмагматические изменения и мягким климатом, что обусловило возможность формирования здесь редких для данного региона почв. Почвы с бурым недифференцированным профилем являются основным компонентом, поддерживающим исключительное биологическое разнообразие экосистем архипелага.

Уникальная природа Валаама привлекала внимание многих исследователей, однако геохимические особенности основных компонентов ландшафтов острова остаются недостаточно изученными. Выявление биогеохимических особенностей почвообразования на магматических породах острова, оценка роли литологического фактора в формировании морфогенетических и химико-минералогических свойств почв открывает возможность более глубокого понимания природных особенностей Валаама и таежных почв в целом; позволяет разработать концепцию сохранения очень ранимых почв и почвенного покрова острова, и проводить эффективные мероприятия по их охране на основании углубленных исследований взаимосвязанных компонентов экосистемы (порода -почва - растение). Особую актуальность приобретают работы по эколого-геохимической оценке почв и почвенного покрова Валаама при решении вопросов сохранения удивительного биологического разнообразия, существующего на архипелаге.

Цель работы. Выявить основные закономерности распределения химических элементов в породах и почвах Валаама и дать эколого-геохимическую оценку состояния верхних почвенных горизонтов острова.

Задачи:

1. Выявить геохимическую направленность выветривания трех преобладающих разновидностей магматических почвообразующих пород острова Валаам на основании изучения их петрографического и геохимического составов.

2. Провести морфогенетический анализ почв, сформированных на осадочных и магматических породах Валаамского архипелага. Выяснить характерные отличия островных валаамских почв, залегающих на разновидностях магматических пород, от материковых почв, сформированных на гранито-гнейсе и габбро-норите.

3. Определить роль тонкодисперсных фракций гранулометрического состава почв, сформированных на магматических породах острова Валаам, в закреплении микроэлементов.

4. Изучить распределение микроэлементов в системе: порода — почва — растение в биогеоценозах, сформированных на трех разновидностях магматических пород острова.

5. Выявить закономерности профильного и пространственного распределения химических элементов в почвах Валаама, а также составить карты-схемы содержания микроэлементов в поверхностных горизонтах почв острова.

Основные защищаемые положения.

1. Решающим фактором формирования геохимического состава почв на магматических и осадочных породах Валаамского архипелага является специфика литогенной основы.

2. Выявленные различия в минералогическом и химическом составах разновидностей магматических почвообразующих пород острова Валаам не отражаются на направлении почвообразования.

3. Валаамский архипелаг является особой б ио геохимической территориальной единицей Северо-Запада РФ, почвы которой характеризуются повышенным содержанием Ва, 7.п, Б г, Т1, Р.

Научная новизна. В работе впервые рассмотрены в качестве почвообразующих три преобладающие разновидности магматических пород Валаама; выполнена оценка степени влияния особенностей их минерального состава на химический состав сформированных на них почв. Впервые для данной территории изучена связь между элементными составами растительности, почвы и почвообразующей породы. Уточнена классификационная принадлежность почв острова на основе новейших отечественных классификационных построений (Классификация и диагностика почв России, 2004). Установлены факторы, обусловливающие геохимические особенности почвенного покрова острова и заложена основа для проведения почвенно-геохимического мониторинга Валаама; составлены карты-схемы распределения микроэлементов в поверхностных горизонтах почв острова Валаам.

Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты исследования углубляют и расширяют существующие представления о формировании почв на магматических породах. Знания о содержании и распределении химических элементов в звеньях незагрязненных экосистем могут послужить основанием для природоохранных мероприятий при сравнительно-географических исследованиях по восстановлению компонентов природной среды, подвергшихся активному воздействию техногенных выбросов.

Накопленные материалы по содержанию химических элементов в почвах острова и построенные почвенно-геохимические карты Валаама являются теоретической и практической основами для рационального использования и охраны земель, а также проведения почвенно-геохимического мониторинга. Результаты исследования используются в лекционных курсах для студентов кафедры почвоведения и экологии почв СПбГУ.

Апробация работы и публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, из них 3 статьи и 8 тезисов докладов. Результаты исследований вошли в отчет по гранту РФФИ № 99-04-49565-а. Основные положения работы

докладывались на 7-й ежегодной научной конференции «XXI век: Молодежь, Образование, Экология, Ноосфера», Санкт-Петербург, 1999; II, IV Докучаевских молодежных чтениях, Санкт-Петербург, 1999, 2001; IV, VIII, IX международных конференциях студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов - 99, 03, 04», Москва, 1999, 2003, 2004; IV международной конференции по криопедологии, Архангельск 2005, XVI конференции молодых ученых в области наук о Земле, Апатиты, 2005.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов, списка литературы (включающего 159 наименований, из них 16 на иностранном языке) и 13 приложений. Работа содержит 192 страницы текста, 44 таблицы, 79 рисунков. Общий объем работы 264 страницы.

Автор работы выражает глубокую благодарность своему руководителю проф., доктору с.-х. наук, H.H. Матинян, а также доктору геол.-минерал. наук Е.Г. Пановой, С.А. Комоловой, Т.Д. Шибиной, Р.Л. Бродской, Н.П. Баландиной, Б.А. Цимошенко, Э.В. Табунсу, проф., доктору биол. наук Д.В. Осипову, доктору геогр. наук С.Н. Лесовой и всем сотрудникам лаб. географии и биохимии почв БиНИИ СПбГУ за неоценимую помощь в работе, своим родным и близким за понимание и поддержку, а также всем тем, кто помогал советом или участием.

И. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ ПРИРОДЫ ВАЛААМСКОГО АРХИПЕЛАГА. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

Первые научные исследования флоры, фауны, пород Валаамского архипелага начались в XVII-XVIII веках (Озерецковский, 1786, 1792; Андреев, 1875; Nylander, 1852; Куторга, 1851; Иностранцев, 1868 и др.). Современные систематические ботанические и геологические исследования архипелага проводились в 60-90 гг. XX века (Кратц, 1960, 1963; Победимова, Гладкова, 1966; Франк-Каменецкий, 1998; и др.).

К настоящему времени в литературе накоплены обширные материалы, касающиеся морфогенетической характеристики лесных и антропогенно-преобразованных почв острова (Лазарева, Морозова, 1983, 1987, 1990, 2002; Кокунова, 1987; Фролова, 1994; Матинян, Урусевская, 1999 и др.). Подробные почвенно-минералогические исследования почв, сформированных на выходах магматических пород, выполнены Э.Г. Васеневой (1990) и С.Н. Седовым (1992).

В последнее время все больше внимания уделяется природоохранным исследованиям, а также экологической оценке состояния природы Валаама (Елсукова, 1997; Болотова, 2000; Панова, 2000, 2001).

Однако при всем разнообразии работ, посвященных Валааму, вопрос природных особенностей химического состава почв и пород, профильного и пространственного распределения химических элементов в почвах острова остается открытым.

Объекты и методы. В основу исследования положены материалы, собранные автором в ходе полевых работ в 1997 - 2000 гг. на острове Валаам (19 разрезов) и материке - северо-востоке Ленинградской области и южной части

Карелии. Геохимическая оценка состояния почвенного покрова Валаама составлена на основании анализа 85 образцов поверхностных органоминеральных горизонтов почв (из них 45 отобраны на участке детального обследования, площадью ~4 км", где образцы отбирались с учетом особенностей рельефа, и 40 образцов отобраны со всей площади острова по равномерной сетке со стороной квадрата 1 км (работа проведена совместно с д.г./м.н.Е.Г. Пановой)).

Теоретической основой исследования послужили почвенно-геохимические разработки, основные положения которых развиты в трудах Б.Б. Полынова, А.И. Перельмана, М.А. Глазовской. Полевые исследования на Валааме проводились путем заложения опорных разрезов в типичных ландшафтах. Основное внимание было уделено естественным почвам, сформированным на элювии (элюво-делювии) коренных пород острова, также изучались постагрогенные и болотные почвы, сформированные на осадочных почвообразующих породах. На ключевых участках, расположенных на разновидностях магматических пород, совместно с заложением почвенных разрезов, отбирались образцы пород, травянистая и моховая растительность с учетной площади 1м2; а также производился отбор кернов древесных пород с целью определения бонитета лесных насаждений. На этих объектах спектральным количественным методом изучался микроэлементный (Cr, Ni, Zr, Со, Си, Zn, Ni, V) состав компонентов миграционной цепи: порода - почва - подстилка - наземная растительность (мхи, травы, древесина). В мелкоземе почв ключевых участков рассматривалась приуроченность микроэлементов к фракциям ила (<0,001мм) и крупной пыли (<0,05 мм).

Определение физико-химических свойств, гранулометрического состава почв, фракционного состава гумуса проводилось в лаборатории географии почв БиНИИ СПбГУ и основывалось на комплексе традиционных анализов, выполненных по общепринятым методикам (Орлов, 1969; Аринушкина, 1970; Растворова, 1983; Воробьева, 1998; и др.). Минералогический состав почв изучался рентген-дифрактометрическим методом. Определение минерального состава магматических почвообразующих пород проведено в петрографических шлифах. Выявление особенностей выветривания трех преобладающих разновидностей магматических пород Валаама проводилось путем сравнения содержания макро- и микроэлементов в автохтонных кутанах выветривания (АВК), расположенных под почвенным профилем на поверхности породы, ненарушенной почвообразованием, с их содержанием непосредственно в породе. Определение содержания макроэлементов в объектах исследования осуществлялось с помощью силикатного рентгеноспектрального флуоресцентного метода. Микроэлементы определены спектральным приближенно-количественным и спектральным количественным методами в лабораториях ВСЕГЕИ (аналитики Н.П. Баландина, Б.А. Цимошенко). Построение почвенно-геохимических карт-схем острова Валаам выполнено в программе Surfer 7.0.

Достоверность исследования обеспечена значительным объемом исходной информации. Данные полуколичественного спектрального анализа обрабатывались статистическими методами (с использованием компьютерных

программ Excel 2002, Statistica 6.0), а также факторным и дискриминантным анализами. Для спектрального количественного метода были проведены специальные метрологические исследования (содержание элементов определялось в 16-ти кратной повторности), с целью проверки точности воспроизводимости численных результатов, а также расчета доверительных интервалов, использующихся при анализе полученных данных.

Глава 2. ФАКТОРЫ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ ОСТРОВА ВАЛААМ

Формирование почвенного покрова Валаамского архипелага можно считать уникальным примером теснейшей взаимосвязи всех почвообразующих факторов. Вулканическое происхождение островов (архипелаг сложен магматическими породами Салминской свиты рифейского возраста — 1325+52 миллионов лет (Франк-Каменецкий, 1998)) нашло отражение в контрастном и сильно расчлененном рельефе, что приводит к неравномерным условиям по водообеспеченности территории. Рельеф Валаама представляет собой систему крутых приподнятых массивов, разделенных между собой лощинами, заливами и озерами, которые приурочены к тектоническим разломам и трещинам. Северозападная часть Валаама приподнята на 20-30 метров, относительно юго-восточной, восточной и центральной.

Валаамский архипелаг расположен на границе подзон южной и средней тайги. Расположение архипелага в глубоководной части внутриконтине? пильного озера оказывает существенное влияние на климатические условия. По многолетним данным метеостанции «Валаам» (Гагарин и др., 1998) климатические условия Валаамского архипелага самые мягкие на территории Карелии. Среднегодовая температура воздуха + 3,6°С, при средней сумме активных температур 1500-1600°С. Среднегодовое количество осадков 593 мм, в розе ветров нет существенного преобладания ветра одного направления. Территория архипелага (открытые скальные участки и внутренняя часть острова) отличается высокой неоднородностью микроклиматических условий. Интродуцированная монахами растительность в XVIII-XX веках - дуб, пихта, барбарис и др. хорошо прижилась, и ее уже можно считать натурализовавшейся.

Более 90% площади Валаама покрыто сосновыми и еловыми лесами с примесью лиственных пород - осины, ольхи, клена, липы. Луга расположены на 4,5 % площади и используются в качестве пастбищ и сенокосов. Болота залегают небольшими массивами и занимают не более 1% территории (Природные комплексы Валаама, 1983).

Гряды, террасированные склоны и подножья заняты преобладающей почвообразуюшей породой - силыюхрящеватым, с небольшой примесью мелких (<1 мм) частиц элювием (элюво-делювием) магматических пород основного состава. Мощность отложений редко превышает 1 метр. Пониженные элементы рельефа (с высотными отметками ниже 15 м над уровнем моря) заняты осадочными почвообразующими породами: моренными отложениями, озерно-ледниковыми песками и глинами, озерными песками.

Магматические почвообразующис породы. Почвоведы, работавшие ранее на Валааме (Васенева, 1990; Седов, 1992), определяли выходы магматических почвообразующих пород как габбро-диабазы. Проведенные нами детальные исследования выявили три генетически связанные разновидности магматических пород Валаама, выступающих в качестве почвообразующих — габбро-диабаз, ферро-габбро, монцонит, отличающиеся друг от друга по минеральному и химическому составам.

Габбро-диабаз — самая распространенная порода на территории острова. Порода темно-коричневого цвета, обладает габбро-офитовой и офитовой структурами. Имеет характерный состав пород группы габбро: на 60-85% состоит из основного плагиоклаза (ряда лабрадор-анортит) и полевых шпатов, содержит 4-5% моноклинного пироксена, встречаются единичные ромбические гшроксены, 2% роговой обманки, 8-10% оливина, нацело замещенного идаингейтом, 3-5% рудных минералов, 1% кварца, из акцессорных минералов присутствуют апатит, рутил, циркон.

Ферро-габбро. Выходы обнаружены вдоль северного и северо-восточного побережий острова, порода окрашена в темный, почти черный цвет. От габбро-диабаза отличается крупнозернистостью, повышенным (до 8%) содержанием рудных минералов (ильменит, титаномагнетит) и моноклинного пироксена.

Монцонит образует ограниченные участки сложной формы среди ферро-габбро и габбро-диабаза, обладает насыщенным красным цветом, характеризуется высоким содержанием микропегматита. Плагиоклазы и полевые шпаты в монцоните имеют тонкопертитовое строение различной формы. Количество свободного кварца в монцонитах может достигать 5%, а связанного в виде гранофира — до 30%.

Все разновидности пород Валаама подверглись проработке древними постмагматическими процессами (развитие иддингеита по оливину, черного рудного минерала по зернам амфибола и биотита; хлорита, серицита и альбита по плагиоклазам; присутствие глинистых минералов в интерстициях менаду минеральными зернами). Степень изменений пород существенна, однако в породах сохранены и первичная структура, и химический состав.

Габбро-диабаз подвергся изменениям в наибольшей степени (60-90% зерен плагиоклазов хлоритизированны и серицитизированны). Характер изменений зональный — главным образом глинизированы фрагменты плагиоклазов, имеющих более основной состав. Иногда от минеральных зерен остаются только внешние границы — внутренняя часть выполнена глинистыми минералами, пропитанными гидроокислами железа. В габбро-диабазе в ряде шлифов отмечается широкое развитие карбоната по плагиоклазу.

Габбро-диабаз характеризуется повышенным, относительно ферро-габбро и монцонита, содержанием догипергенных слоистых силикатов, а также в наибольшей степени подвержен процессам разрушения (количество пор и каверн в шлифах габбро-диабаза наибольшее из всех разновидностей — 7-8%).

Согласно существующим представлениям о роли и значении слоистых силикатов в почвообразующей породе (Черняховский, 1991), можно предположить, что габбро-диабаз, относительно остальных магматических

почвообразующих пород Валаама, будет обладать несколько иными особенностями выветривания, что имеет значение и для почвообразования.

Изученные разновидности почвообразующих магматических пород Валаама различаются между собой и по химическому составу. В ряду: ферро-габбро - габбро-диабаз - монцонит происходит увеличение содержания кремнезема и щелочей, а также элементов, связанных с флюидными фазами - Zr, ТМЬ, У, УЬ. В этом же ряду происходит уменьшение содержания оксидов титана, железа, фосфора. Габбро-диабаз, являясь «промежуточной» породой между ферро-габбро и монцонитом по содержанию элементов, выделяется повышенным содержанием оксида магния, Бг, Ва, V, 7п. Наблюдаемые различия пород объясняются их генезисом.

Магматические почвообразующие породы Валаама, в целом (без разделения на разновидности) отличаются от аналогичных пород Карелии повышенным содержанием оксидов титана, фосфора, щелочей, также Ва, Zr, Zn.

Элювиально-аккумулятивные ряды, полученные для разновидностей магматических пород Валаама, показали слабое (<20%) изменение их химического состава при выветривании.

элювиально-аккумулятивный ряд габбро-диабаза: N3,0: АЬОз< СаО= Р^Оз< 8Ю.< ТЮ,< МпО< К^О< Ре70з= МоО ОЖ" ож ож тж ТТТТГ ТУ1 ТТТТ1 ттРг

элювиально-аккумулятивный ряд ферро-габбро: ма,0< МпО= К^0< SiO-,< MgO< AbO,= FbO^ CaU< I iU->

ÜW Ü&T иж ОТ тЖ ттп^г тзтг- Щ TW ттттг

элювиально-аккумулятивный ряд монцонита: MnO < Na.CX SiO->< К,()< Л1,0,< Fe,Oj< TiO,< Р,0,< МпО< СаО ОЖ" ЪЖ TJM ТЖ ТНТ Т7ГГ Т7ТБ"

Выветривание пород Валаама направлено на относительный вынос щелочных и щелочноземельных элементов и относительное накопление ТЮ2, FejCb, MgO. Изменения макроэлементного состава в процессе выветривания наиболее близки у ферро-габбро и монцонита. Габбро-диабаз характеризуется более интенсивным выносом кальция.

Характер изменения микроэлементного состава при выветривании разновидностей пород носит более выраженный характер (до 90%). Общим для рассматриваемых магматических пород Валаама является накопление V (элемент слюд и рудных минералов) и вынос Zr и РЬ. Габбро-диабаз отличается от ферро-габбро и монцонита выносом Zn и накоплением Ni.

элювиально-аккумулятивные ряды:

габбро-диабаз ферро-габбро

Zr < Zn< Cu < Pb < Со < V < Ni Cu < Ni< Fb< Zr < Co < V< Zn

Ü774 0779 ЩНО 0^5 T729 T,76 Т7Э0 "0770 0771 0775" Ü^S 0^0 TJ4 T7I6

монцонит

Zr < Pb< Ni< Co< Cu < V< Zn 07S5 T70O TJ2 TIO O 8 13

Сравнение магматических пород Валаама с аналогичными породами, расположенными на материке (где они имеют ограниченное распространение),

показало, что габбро-иорит Прионежья по минералогическому составу близок габбро-диабазу Валаама. Однако, в отличие от пород Валаама, которые подверглись значительной допочвенной проработке, габбро-норит не затронут широким метаморфизмом, изменения выражаются в единичных выделениях хлорита и частичной альбитизации основных плагиоклазов. Выветривание габбро-норита также имеет относительный характер (изменения химического состава не >30%), но происходит по другому направлению: из породы выносятся щелочноземельные элементы и Рс2Оз, МпО; накапливаются "ПСЬ, АЬОз.

Осадочные почвообразующне породы. Свойства осадочных пород Валаама достаточно хорошо изучены (Морозова, Лазарева, 2002), но вопрос их микроэлементного состава исследован недостаточно. Авторские данные по содержанию микроэлементов в озерно-ледниковых песках и глинах, а также мореных суглинках Валаама, показали, что глины Валаама обогащены Со в 1,6 раз больше глин Северо-Запада, и в 1,8 раза больше глин Карелии; Мо - в 1,4 раза и 2,0 раза соответственно. Морены Валаама содержат Со в 17 раз больше относительно морен Северо-Запада, и в 2,8 раза больше относительно морен Карелии. Пески Валаама обогащены Си в 2,4 раза и в 2,1 раза соответственно. Осадочные породы Валаама обеднены Мп (в 1,4-2,4 раза) относительно аналогичных пород Северо-Запада РФ и Карелии.

Сравнительная геохимическая характеристика осадочных и магматических почвообразующих пород острова позволила выявить ассоциации химических элементов, присущих осадочным и магматическим породам Валаама в целом (т.е. как отдельной территориальной единице). Осадочные породы Валаама (среднее по глинам, моренам, пескам) с вероятностью Р=0,95, обогащены Сг, N1, Си, относительно магматических пород. Магматические породы Валаама являются носителями Мп, №>, Хп, Бс, 8г, "П.

Глава 3. ПОЧВЫ ОСТРОВА ВАЛААМ

Генетические свойства почв, сформированных на осадочных почвообразующих породах. Рассматриваемые почвы занимают небольшую площадь на территории Валаама. Преимущественно они залегают небольшими отдельными массивами и сосредоточены в центральной части острова, а также занимают естественные лощины, широкие понижения между гряд и частично склоны. Нами кратко охарактеризованы наиболее распространенные типы почв (названия даны в соответствии с новой классификацией почв России, 2004).

Торфяные почвы Торфяные эутрофные почвы формируются в глубоких депрессиях, понижениях между грядами под влаголюбивой растительностью. Мощность торфа не превышает метра. Почвы сильнокислые (рНкс1 3,8-4,0), в составе обменных оснований преобладает кальций (до 34 мг-экв/100г).

Торфяные олиготрофпые - почвы встречаются в западинах на водораздельных участках (могут формироваться на кристаллических породах), под олиготрофной растительностью. Почвы сильнокислые (рНкс1 3,0-3,2), бедны обменными основаниями.

Торфяно-глееземы расположены в плоских понижениях, чаще всего окаймляя края озер, широких ручьев. Почвы характеризуются среднскислой реакцией среды (рНка 4,6-5,0), низким содержанием обменных оснований.

Постагрогенные почвы — подавляющее большинство естественных почв (альфегумусовых, органо-аккумулятивных и др.), сформированных на озерно-ледниковых глинах, озерных суглинках, двучленных отложениях (озерно-ледниковая супесь на озерной глине) ранее распахивались, затем были заброшены. Постагрогенные почвы расположены в понижениях вдоль заливов внутренних озер, в лощинах. Основными процессами, формирующими профиль постагрогенных почв, являются гумусово-аккумулятивный и оглеение (за счет тяжелого гранулометрического состава или высокого стояния грунтовых вод). Профиль постагрогенных почв характеризуется присутствием темно-серого гомогенного плотного бывшего пахотного горизонта, имеющего ровную четкую нижнюю границу. Содержание гумуса в верхних горизонтах составляет 3-4 % и резко уменьшается при переходе к горизонту О. Верхние горизонты почв среднекислые (рНка 4,6-5,0), с глубиной кислотность почв уменьшается.

К антропогенно-преобразованным почвам относятся почвы садов, парков и огородов монастыря. Общими чертами этих почв является наличие мощной гумусовой толщи (до 50 см), высокое содержание гумуса (до 10-12%) плавно убывающее с глубиной, менее кислая по сравнению с фоновыми почвами реакция среды (рНКа 5,5-5,8), высокая степень насыщенности основаниями (до 35 мг-экв/100 г).

Изучение профильного распределения химических элементов в почвах, сформованных на осадочных почвообразующих породах, показало что: 1. В верхних горизонтах болотных почв регистрируется незначительное увеличение, относительно породы, содержания РЬ. 2. В постагрогенных почвах - распашка верхней части почвенного профиля принципиально не меняет его химический состав. 3. Антропогенно-преобразованные почвы в большой степени наследуют состав природных почв, но также несут и новоприобретенные черты. Антропогенно-преобразованные почвы, сформированные на магматических почвообразующих породах, в результате привноса в них песка обогащаются N1, Си, т.е. теми элементами, которыми богаты осадочные породы, но бедны магматические. Почвы, сформированные на осадочных почвообразующих породах, при попадании в них дресвы магматических пород обогащаются "П, Мп, V.

Генетические свойства почв, сформированных на разновидностях магматических почвообразующих пород. Особое внимание было уделено почвам с бурым профилем, залегающим в автономных позициях и сформированным на выходах разновидностей магматических пород Валаама. Деструкция и трансформация гидротермальных слоистых силикатов, приводящая к оглиниванию и ожелезнению почвенного профиля при внутрипочвенном выветривании, подчиненное значение альфегумусовой миграции, выявленные предыдущими исследователями (Васенева, 1990; Седов, 1992), и результаты собственных исследований позволили нам при диагностике этих почв согласно классификации 2004 года отнести их к отделу железисто-метаморфических почв,

к типам ржавоземов грубогумусовых и органо-ржавоземов. Чаще всего, органо-ржавоземы формируются на плоских вершинах гряд на элювии, а ржавоземы грубогумусовые — в верхних частях склонов на элюво-делювии магматических пород. Почвы, залегающие на габбро-диабазе и ферро-габбро, характеризуются бурой окраской профиля, почвы, сформированные на мондоните, имеют более яркий охристый оттенок. Почвы маломощны (40-60 см), высокощебнисты, с низким содержанием мелкоземистых фракций (содержание скелета 30-50%, в нижней части профиля доходящее до 90%); имеют хорошо выраженную икрянистую структуру; дресва и щебень из почвенных горизонтов покрыты равномерными охристыми пленками. Почвы обеспечены элементами питания растений, насыщены основаниям, имеют кислую реакцию, пропитаны гумусом фульватной и гуматно-фульватной природы (Сгк:Сфк=0,4-0,9), в составе гумусовых кислот преобладают фракции, связанные с полуторными оксидами, присутствуют фракции, связанные с кальцием. По валовому химическому составу почвы не дифференцированы по профилю. Элементарными почвообразовательными процессами для ржавоземов являются ожелезнение, а также оглинивание и альфегумусовая миграция.

Различия органо-ржавоземов и ржавоземов грубогумусовых заключаются в характере верхнего горизонта. В органо-ржавоземах он представлен подстилочпо-торфяным горизонтом (строение профиля: О-ВРМЫ-ВРМ-ВС-М), а в ржавоземах грубогумусовых - грубогумусовым горизонтом (строение профиля: О-АО-ВРМЫ-ВРМ-ВС-М). Срединные и нижние почвенные горизонты принципиально сходны. Чаще всего, ржавоземы грубогумусовые имеют более мощный профиль (до 80см) и содержат в мелкоземе большее количество илистых частиц (до 15%), чем органо-ржавоземы.

Ржавоземы, сформированные на разновидностях магматических пород Валаама, различаются между собой по химическому составу и ряду почвенных свойств.

»02,% 40 50 60 70

Л02,% 0 2 4

СаО,% О 5 10

К20,% 0 2 4

Р205,% 0 2 4

ВИЯ»

ВРМ

ВС

ВРМИ1

ВРМ ВС

ВРМЫ

ВРМ ВС

ВРММ

ВРМ ВС

ВРМЫ

ВРМ ВС

органо-ржавоземы на: —ферро-габбро, —габбро-диабазе, — монцоните Рисунок 1. Валовой химический состав мелкозема органо-ржавоземов, сформированных на разновидностях магматических пород Валаама

Особенно четко различия выявляются в профилях органо-ржавоземов (Рисунок 1, Таблица 1).

Почвенный мелкозем наследует свой химический состав от почвообразующих пород. Мелкозем почвы на ферро-габбро (как и порода) выделяется повышенным содержанием ТЮг, СаО, Р2О5 и пониженным количеством БЮг и К2О.

Таблица 1. Физико-химические свойства мелкозема органо-ржавоземов

острова Валаам

Горизонт, глубина, см Гумус, % рН П20 рн ко v, % Нг мг-экв/ на 100 г Обменные основания, мг-экв/100г Элементы питания, мг/ 100 г Ге2Оз, (но Мера-Джексону)

ЕСа, Са М8 р2о5 к2о % 5 5

15/2000 органо-ржавозем нллювиально-гумусированнь мелкоземисто-песчаный на элювии фе ■й очень сильно скелетный рро-габбро

0(0-5) 38,9* 4,8 3,8 51 40,0 42,0 26,0 16,0 216,2 86,1 не опр.

ВРМЫ(5-18) 2,8 5,0 3,8 44 10,3 8,0 4,8 3,2 23,9 4,9 1,98 11,58

ВРМ( 18-34) 3,4 5,2 3,9 34 9,9 15,8 8,2 7,6 не опр. 1,62 12,45

10/2000 органо-ржавозем иллювиально-гумусированный очень сильно скелетный мелкоземисто-песчаный на элювии габбро-диабаза

О (0-7) 61,6* 4,3 3,2 22 70,0 20,0 14,0 6,0 69,3 139,2 не опр.

В1 МЫ (7-19) 2.8 5,1 3,8 61 10,1 16,0 11,6 4,4 22,3 6,0 1,99 17,05

ВРМ( 19-34) 2,1 5,5 3,9 43 7,6 15,6 11,6 4,0 22,9 4,9 2,05 19,21

ВС (34-46) 2,1 5,5 3,9 73 6,4 17,2 14,2 3,0 не опр. 1,98 19,30

5/2000 органо-ржавозем иллювиально-гумусированный очень сильно скелетный мелкоземисто-песчаный на элювии монцонита

О (0-5) 43,4* 4,7 3,6 50 46,0 26,0 14,0 12,0 124,4 148,3 не опр.

ВРМЫ (5-10) 7,9 4,7 3,8 21 11,1 3,0 1,6 1,4 19,4 12,1 1,96 15,12

ВРМ(10-18) 4,3 5,0 4,0 30 9,2 4,0 2,8 1,2 22,9 9,4 1,98 17,43

ВС (18-34) 5,6 5,2 4,2 45 9,0 7,4 7,0 0,4 не опр. 2,94 21,30

* - потери при прокаливании, %

Доступного для растений калия содержится больше в почве, сформированной на монцоните, а фосфора - в почве на ферро-габбро. Однако, количество обменного кальция больше в почве, сформированной на габбро-диабазе.

Аналогичные закономерности содержания химических элементов прослеживаются и в почвенных профилях ржавоземов грубогумусовых, сформированных на разновидностях магматических пород.

Изучение минералогического состава почв, сформированных на магматических породах острова Валаам (на примере органо-ржавозема) показало, что для почвенных горизонтов в целом, мелкозема из этих почвенных горизонтов, АКВ на поверхности породы, и неизмененной почвообразованием породы, идентифицируется единый комплекс минералов. Почвенные горизонты наследуют первичные и вторичные минералы от магматической породы.

Изменения, происходящие с первичными минералами в процессе почвообразования, выражаются в слабом разрушении кальциевых плагиоклазов.

Почвенный профиль ржавозема характеризуется низким содержанием глинистых минералов. Диагностируется неупорядоченное смешаннослойное хлорит-вермикулитовое образование, являющееся продуктом деградации хлорита. Изменения, происходящие в почвенном профиле с глинистыми минералами, имеют уровень неглубоких трансформационных изменений: хлорит-вермикулит, унаследованный от породы, в верхних почвенных горизонтах трансформируется в вермикулит. В результате преобразований глинистых минералов, происходящих в почвенном профиле, высвобождается значительное количество железа. По набору глинистых минералов и их участию в составе илистой фракции исследованные почвы отличаются от почв, изученных на Валааме ранее (Седов, 1992; Беркгаут и др., 1993), в которых в илистой фракции преобладали минералы группы смектита. Эти различия связаны с тем, что исследованные нами почвы сформированы на породах, подвергшихся значительно меньшей допочвенной проработке, что не привело к массовому появлению глинистых минералов.

Сравнительная характеристика почв, сформированных на магматических породах острова Валаам и материке. Бурозем грубогумусовый (Прионежье) залегает на материке, на одной широте с Валаамским архипелагом, но значительно отличается от почв Валаама. Профиль имеет следующее строение: 0-AYao-BM-BCg-Cg-M. Почва Прионежья светло-охристая, более мощная (до 74 см), практически не щебнистая. Мелкозем имеет средне суглинистый состав, количество илистой фракции несколько превышает ее содержание в почвах Валаама. Бурозем Прионежья гораздо беднее ржавоземов Валаама по содержанию доступных для растений элементов питания (в грубогумусовом горизонте содержание Р2О5 - 3,5 мг/100г, К20 - 6,1 мг/100г). Так же как и в почвах Валаама, во фракционном составе органического вещества почв Прионежья преобладают фракции гумусовых кислот, связанных с полуторными окислами, фракции, связанные с кальцием, присутствуют несколько в меньшем количестве, чем в почвах Валаама. Валовой состав почвенного мелкозема бурозема Прионежья обеднен большинством химических элементов: "ПСЬ, РезОя, МпО, М§0, СаО, Р2О5 по сравнению с мелкоземом почв Валаама. Резкая разница в химических составах габбро-норита и нижних почвенных горизонтов, на нем залегающих (до 20 % в содержании 8102, 10% -БегОз, 7% — СаО), указывает, что почвенные горизонты сформировались в четвертичных отложениях, нанесенных на монолитную породу.

Дерново-подбур (Южная Карелия), сформированный на гранито-гнейсе (почвообразующей породе кислого состава), характеризуется следующим строением профиля: О-АУ-ВР-ВС-М. Относительно почв Валаама дерново-подбур является менее • щебнистой почвой, содержащей большее количество илистой фракции (до 15%). Так же как и в почвах Валаама, в гранулометрическом составе мелкозема дерново-подбура преобладают супесчаные фракции, профиль пропитан гумусом и имеет силыгокислую реакцию (рНксл 3,6-4,4), однако в 2-4 раза (относительно ржавоземов Валаама) обеднен обменными основаниями,

особенно кальцием. Валовой состав дерново-подбура Карелии слабо изменяется по профилю, однако при этом в почвенном мелкоземе содержится в 2-5 раз меньше ТЮ2, Fe203, MnO, MgO, СаО, Р205 и на 20% больше Si02, относительно содержания этих элементов в мелкоземе почв Валаама.

Глава 4. ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВ, СФОРМИРОВАННЫХ НА РАЗНОВИДНОСТЯХ МАГМАТИЧЕСКИХ ПОЧВООБРАЗУЮЩИХ ПОРОД ОСТРОВА ВАЛААМ

Изучение лесной растительности, произрастающей в условиях сходных ландшафтов, но сформированных на разновидностях магматических пород Валаама, показало, что наиболее богатый видовой состав травянистой растительности характерен для почв, сформированных на элювии (элюво-делювии) габбро-диабаза. Здесь встречено 7 неморальных видов (из которых 2 занесены в Красную книгу Карелии — Hepático nobilis, Lathyms vermis), скорее всего это связано с наибольшим содержанием в этих почвах доступного для растений кальция. Высокобонитетная древесная растительность также произрастает на почвах (органо-ржавоземе и ржавоземе грубогумусовом), сформированных на габбро-диабазе (баллы бонитета соответственно 5,6 и 5,5). Второе место по бонитету древесной растительности и богатству напочвенного покрова занимают сообщества, сформированные на ферро-габбро; на монцоните, соответственно, третье.

Тенденция поведения микроэлементов в системе: «порода — почва — растение» едина для изученных почв, сформированных на разновидностях магматических пород Валаама.

Нами условно выделены 3 группы элементов: 1 - активно накапливающиеся, относительно их содержания в породе, в подстилке и моховом очесе: Сг (до 19 раз)>Си (до 15 раз)>№ (до 14 pa3)>Zn (до 5раз); 2 - элементы, накапливающиеся в подстилке и грубогумусовом горизонте — РЬ (до 10 раз)>У (до 3 раз); 3 — элементы, приуроченные, главным образом, к почвенным горизонтам — Со и Zr (Рисунок 2). График построен на примере распределения элементов в основных компонентах биогеоценоза (растительности, почвенных горизонтах ржавозема грубогумусового), сформированного на габбро-диабазе.

Высокие содержания Cr, Pb, Zn в органических горизонтах свидетельствуют об их возможном попадании в экосистемы Валаама посредством аэрозольного переноса.

Изучение содержания химических элементов в гранулометрических фракциях почв показало, что большинство микроэлементов (особенно Zn) накапливаются во фракциях крупной пыли и ила.

древ. трав. мох О АО ВРМЫ ВРМ ВС М

раст-ть раст-ть

--Со —о— № -—--Си -гп —•— Сг - 'V -2г —РЬ

Рисунок 2. Распределение микроэлементов в древесной, моховой, травянистой растительности и почвенных горизонтах, относительно их содержания в породе

Профильное распределение химических элементов в мелкоземе почв.

Для мелкозема почв, сформированных на разновидностях магматических пород Валаама, прослеживается определенная наследственность поведения элементов, обнаруженная при выветривании пород, т.е. из почвенного мелкозема относительно выносятся (или накапливаются в нем) те элементы, которые выносились (накапливались) при выветривании пород. Особенно четко эта особенность проявляется в нижней части почвенного профиля.

В почвенных профилях ржавоземов, сформированных на габбро-диабазе (также как и при выветривании породы), происходит незначительный вынос Ка20, АЬОз, СаО, Си; содержание ЗЮ2 остается постоянным во всех почвенных горизонтах. В почвенном мелкоземе накапливаются Й/^О, V.

В мелкоземе почвенных горизонтов ржавоземов, сформированных на ферро-габбро происходит относительный вынос ЫагО, К20, а также Си, относительное накопление М§0, Ре2Оз, Р2О5, ТЮ2 и V; содержание 8102 остается практически неизменным.

В горизонтах почвы, сформированной на монцоните, в мелкоземе происходит незначительный вынос МпО, Ыа20, К20, относительное накопление 1"с20,, ТЮ2, Р205, СаО, Си, V, содержание БЮг не изменяется по профилю.

Накопление в подстилках и гумусовых горизонтах большинства исследуемых почв Сг и РЬ в количествах 5-10 раз больших, чем в породе, скорее всего, связано с привносом элементов с аэрозольными выпадениями.

Глава 5. ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОВЕРХНОСТНЫХ ГОРИЗОНТОВ ПОЧВ ОСТРОВА ВАЛААМ

Отличие почв Валаама (усредненные данные по поверхностным горизонтам почв острова) от «материковых» почв северо-запада Русской равнины заключается в пониженном содержании в них Си (в 2 раза) и повышенном

содержании Ва (в 3,5 раза). В то же время специфика почв Валаама заключается в том, дня большинства элементов их максимальные содержания превышают установленные предельно допустимые нормы (при том, что средние содержания элементов в почвах Валаама не превышают норм ПДК). Исключение составляет Ъъ, даже среднее содержание которого в почвах Валаама превышает нормы ПДК (Таблица 2).

Таблица 2. Содержание некоторых химических элементов в почвах Северо-

Запада РФ и острова Валаам, мг/кг

элемент Содержание в верхнем почвенном горизонте о-ва Валаам, (п=85) Почвы Северо- Запада РФ, (Сапрыкин, 1984) ПДК, мг/кг (Метод. указ. по опр. тяж. мет., 1992)

минимум максимум среднее

Sr 58 280 168 156 -

Ва 272 1900 842 243 -

Ti 1030 26600 6340 - -

Мп 55 1900 680 675 1500

V 13 236 73 - 150

Сг 1 88 30 - 90

Со 3 32 13 10 -

Ni 2 43 14 17 20

Си 9 35 20 41 33

РЬ 7 37 19 18 32

Zn 24 280 87 76 55

Доминирующее значение на химический состав поверхностных почвенных горизонтов Валаама оказал состав почвообразующей породы (теснота связи 0,67). Выявлено, что для верхних горизонтов почв, залегающих на возвышенных элементах рельефа и сформированных на магматических почвообразующих породах, характерна та же ассоциация элементов, что и для пород — Бг, Ва, Т1, Мп, Т.п. Верхние горизонты почв, залегающих в пониженных элементах рельефа и сформированных на осадочных почвообразующих породах, являются носителями Сг и N1 в своем составе. Однако рельеф имеет подчиненное значение в распределении микроэлементов, поскольку обусловлен геологическим строением территории.

Связь химического состава верхних горизонтов почв с почвообразующими породами и, соответственно, рельефом наглядно продемонстрирована на моноэлементных геохимических картах-схемах детального участка обследования. Выявленная закономерность обусловленности химического состава почв составом почвообразующих пород хорошо прослеживается и на аналогичных картах-схемах, составленных для всей территории острова.

Эколого-геохимическая оценка поверхностных горизонтов почв острова Валаам. Валаамский архипелаг с учетом 20-ти типов загрязнителей находится в зоне с весьма слабым техногенным загрязнением (Геоэкология Ладожского озера, 1995). Согласно составленным геохимическим картам-схемам распределения РЬ и й в почвенном покрове Валаама, показано, что на территории острова регистрируются два участка с содержанием РЬ (42 и 44 мг/кг), незначительно превышающими нормы ПДК (32 мг/кг). Другая ситуация

наблюдается в распределении Zn. В верхних почвенных горизонтах практически по всей территории острова (особенно в центральной части) содержание Zn превышает нормы ПДК. Такое распределение элемента связано с геохимической спецификой магматических пород архипелага, но возможно, обусловлено и гтривносом элемента в почвы за счет антропогенного фактора.

На наш взгляд, существующие санитарные нормы по содержанию химических элементов в почвах не совсем подходят для оценки эколого-геохимического состояния почвенного покрова острова. Применительно к почвам Валаама более логичным представляется использование оценочной шкалы по содержанию тяжелых металлов в почвах со слабокислой и кислой реакцией (Обухов, Ефремова, 1988). Согласно оценочной шкале, средние содержания РЬ и Zn в верхних почвенных горизонтах Валаама классифицируются как средний (для РЬ) и повышенный (для Zn) уровни содержания элементов.

ВЫВОДЫ

1. Почвообразование на Валаамском архипелаге протекает на трех разновидностях магматических пород: ферро-габбро, габбро-диабазе, монцоните, а также на осадочных почвообразующих породах. На магматических породах формируются почвы отдела железисто-метаморфических почв: органо-ржавоземы и ржавоземы грубогумусовые. На осадочных породах формируется широкий спектр почв различных отделов классификации.

2. Разновидности основных магматических пород Валаама отличаются друг от друга по минералогическому и химическому составам, а также по степени постмагматических изменений: ферро-габбро выделяется повышенным (до 8%) содержанием рудных минералов, низким содержанием кремнезема и обогащенностью Ti, Fe, Р. Монцонит характеризуется повышенным содержанием кремнезема, щелочей, Zr, Nb. Габбро-диабаз является наиболее измененной породой, содержит меньшие количества рудных минералов, обогащен Mg, Sr, Ва, V, Zn.

3. Химический состав всех магматических разновидностей пород Валаама слабо меняется в процессе выветривания. В первую очередь происходит вынос щелочных и щелочноземельных элементов и накопление Ti, Fe, Мп. Процессы выветривания ферро-габбро и монцонита идентичны. Габбро-диабаз характеризуется более интенсивным выносом Са.

4. Почвы наследуют химический состав от почвообразующих пород, на которых они сформированы, однако различия минерального и химического состава разновидностей магматических пород не оказывает существенного влияния на ход почвообразовательного процесса.

5. Дифференциация почвенного профиля ржавоземов грубогумусовых и органо-ржавоземов обеспечивается сочетанием элементарных почвообразовательных процессов. Наиболее существенным для всех почв является процесс метаморфического ожелезнения in situ, за счет высокого содержания легковыветривающихся железосодержащих минералов. Процессы подстилкообразования, иллювиирования органического вещества по профилю,

аккумуляции грубого гумуса (для ржавоземов грубогумусовых), торфонакопления (для органо-ржавоземов) имеют подчиненное положение.

6. Высокобонитетные леса и разнообразная по видовому составу травянистая растительность приурочены к почвам, сформированным на габбро-диабазе.

7. Почвы Валаама по содержанию нормируемых элементов-загрязнителей относятся к категории незагрязненных, однако в верхних почвенных горизонтах выявлена тенденция накопления Cr, Zn, Pb.

8. Валаамский архипелаг можно рассматривать как особый литолого-геохимический район Северо-Запада России, где почвы, сформированные на основных магматических породах, обогащены Ва, Мп, Zn, Ti, Fe, Sr, P, а на осадочных — Cr, Ni.

9. Характер пространственного распределения химических элементов в поверхностных горизонтах почв острова определяется содержанием элементов в почвообразующей породе, опосредованно рельефом и в меньшей степени ашропогенным фактором.

III СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Могутова A.A. (Шешукова A.A.) Геохимическая характеристика почвообразующих пород острова Валаам // Тез. докл. 7-ой ежегодной научной конференции «XXI век: Молодежь, Образование, Экология, Ноосфера», СПб., — 1999.-С. 76-77.

2. Могутова A.A. (Шешукова A.A.) Своеобразие геохимического состава почвообразующих пород и почв острова Валаам // Тез. докл. Докучаевских молодежных чтений «Почва. Экология. Общество», СПб., — 1999. — С. 36-37.

3. Могутова A.A. (Шешукова A.A.) Геохимическая характеристика буроземов, сформированных на габбро-диабазах Валаамского архипелага и гранито-гнейсах Карельского перешейка // Тез. докл. IV международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов -99», М.,- 1999.-С. 91-92.

4. Шешукова A.A. Буроземные почвы острова Валаам, сформированные на минералогических разностях габбро-диабазов // Тез. докл. Докучаевских молодежных чтений «Методологические проблемы современного почвоведения», СПб.,-2001.-С. 104-105.

5. Панова Е.Г., Гавриленко В.В., Матинян H.H., Шешукова A.A. Геохимическая оценка загрязнений почвенного покрова Валаамского архипелага // Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология, М.: РАН, — 2002,-№6,-С. 500-505.

6. Шешукова A.A. Почвы на массивно-кристаллических породах Северо-Запада России // Тез. докл. X Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов - 2003», М., - 2003. — С. 156-157.

7. Шешукова A.A. Различия минерального состава магматических почвообразующих пород Валаамского архипелага // Тез. докл. XI международной

конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов -2004», М., - 2004. - С. 182-183.

8. Шешукова А.А. Геохимический состав главных магматических почвообразующих пород острова Валаам // Материалы по изучению русских почв. Вып. 5 (32), СПб.: Изд-во С.-Петерб. Ун-та, - 2004. - С. 131-135.

9. Sheshukova А.А. Mineralogical composition of soils on gabbro-diabase on Valaam island // Materials of the IV International Conference on Cryopedology «Criosols: genesis, ecology and management», Arkhangelsk-Pinega, 2005 (August 18). - P. - 24-25.

10. Шешукова А.А., Табуне Э.В. Литологический контроль геохимической специализации почв о. Валаам // Материалы XVI конференции молодых ученых «Геология и геоэкология: исследования молодых», Апатиты, 2005 (октябрь). - С. 417-419.

11. Шешукова А.А., Шибина Т.Д., Матинян Н.Н. Минеральный состав магматических почвообразующих пород острова Валаам // Вестн. С.-Петерб. Унта. - 2006. - Сер. 3. Вып. 1, СПб.: Изд-во С.-Петерб. Ун-та- С. 125-130.

Подписано в печать 27.04.2006. Формат бумаги 60 х 84 1/16. Бумага офсетная. Печать ризографическая. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 3777.

Отпечатано в отделе оперативной полиграфии НИИХ СПбГУ. 198504, Санкт-Петербург, Старый Петергоф, Университетский пр.26

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Шешукова, Анастасия Анатольевна

страницы

ВВЕДЕНИЕ !

ГЛАВА 1 ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ ПРИРОДЫ ВАЛААМСКОГО

АРХИПЕЛАГА. ОБЪЕКТБ1И МЕТОДЫ

1.1 Обзор исследований, посвященных изучению 9 растительности, пород и почв Валаамского архипелага

1.2 Объекты и методы

1.3 Геохимические основы распределения микроэлементов в почвах

ГЛАВА 2 ФАКТОРЫ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ ОСТРОВА

ВАЛААМ

2.1 Климат

2.2 Растительность

2.3 Геологическое строение

2.4 Рельеф

2.5 Почвообразующие породы

2.5.1 Осадочные почвообразующие породы. Геохимическая характеристика

2.5.2 Магматические почвообразующие породы. ^ Минералогический состав

2.5.3 Процессы выветривания магматических 59 почвообразующих пород Валаама

2.5.4 Сравнение особенностей процессов выветривания ^ пород основного состава Валаама и Прионежья

2.5.5 Геохимическая характеристика магматических 70 почвообразующих пород Валаама

2.5.6 Сравнительная геохимическая характеристика осадочных и магматических почвообразующих пород острова Валаам

ГЛАВА 3 ПОЧВЫ ОСТРОВА ВАЛААМ

3.1 Генетические свойства почв, сформированных на 79 осадочных почвообразующих'породах

3.2 Генетические свойства почв, сформированных на 34 разновидностях магматических почвообразующих пород

3.3 Минералогический состав почв, сформированных на Ю8 базитах острова Валаам

3.4 Профильное распределение химических элементов в почвах цз острова Валаам

3.5 Сравнительная характеристика почв, сформированных на магматических породах острова Валаам и материке

ГЛАВА 4 ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВ, СФОРМИРОВАННЫХ НА РАЗНОВИДНОСТЯХ МАГМАТИЧЕСКИХ ПОЧВООБРАЗУЮЩИХ ПОРОД 13 8 ОСТРОВА ВАЛААМ

4.1 Растительность пробных площадок

4.2 Содержание микроэлементов в породе, почве и 140 растительности

4.3 Содержание химических элементов в гранулометрических 144 фракциях почв

4.4 Профильное распределение химических элементов в мелкоземе почв

ГЛАВА 5 ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

ПОВЕРХНОСТНЫХ ГОРИЗОНТОВ ПОЧВ 160 ОСТРОВА ВАЛААМ

5.1 Факторы, обуславливающие геохимические особенности 162 поверхностных горизонтов почв острова Валаам

5.2 Распределение химических элементов в верхних почвенных 175 горизонтах

5.3 Эколого-геохимическая оценка поверхностных горизонтов почв острова Валаам 1 ^

Введение Диссертация по биологии, на тему "Особенности распределения химических элементов в почвах острова Валаам"

С давних пор Валаамский архипелаг, расположенный на территории Карелии - в северной части Ладожского озера, привлекал к себе внимание людей с самыми разнообразными интересами: историков, архитекторов, ученых, деятелей искусства, паломников, туристов и просто любителей северной природы. Красота природы Валаама завораживает с первого взгляда и надолго оставляет в памяти свой след. Ей посвящено множество произведений искусства: картины, книги, стихи, легенды, музыкальные произведения.

С точки зрения ученого - естествоиспытателя Валаамский архипелаг помимо историко-культурного, эстетического и духовного значения представляет собой действующую уникальную природную лабораторию, тем более удобную для исследовательской работы, что все ее богатства собраны на небольшой и легкодоступной территории. Кроме того, на Валааме практически отсутствуют локальные источники химического загрязнения, а загрязнения от удаленных промышленных районов (Сортавала, Питкяранта) носят эпизодический характер. Нагрузка от хозяйственной деятельности человека, за исключением рекреационной, тоже не велика.

Яркой особенностью архипелага, изумляющей исследователя любого направления, является концентрация разнообразия природных сообществ, растительных и животных видов, микроландшафтов на сравнительно небольшой территории. На архипелаге, площадью не более 40 км выделено 14 типов почв, около 400 типов ландшафтных фаций, более 25 типов леса, высшая растительность представлена 495 видами сосудистых растений (без интродуцентов), что составляет 45% от списка флоры Карелии, среди них 64 вида редких для республики. На Валааме гнездится 75 видов птиц, а всего встречено 217 видов птиц, что составляет более 90% фауны Южной Карелии. Велико разнообразие в составе низших животных и растений (Комплексные природоведческие исследования., 1998).

Представление о ценности той или иной территории сильно зависит от степени ее изученности, поэтому Валаам значительно выигрывает в сравнении с другими не менее интересными районами, еще не привлекшими к себе внимания исследователей (история исследования природы Валаамского архипелага, рассмотрена в Главе 1).

Согласно почвенно-географическому районированию, почвы Валаама входят в Карельскую провинцию подзолистых иллювиально-гумусовых и болотных почв подзоны средней тайги (Добровольский, Урусевская, 2004). Из современных исследований почвам Валаама посвящены работы карельских, санкт-петербургских, московских почвоведов - P.M. Морозовой, Т.А. Кокуновой (1987), И.С. Урусевской (1989, 1999), Т.В. Соловьевой-Волынской, В.О. Таргульяна (1989), С.Н. Седова, Э.Г. Васеневой, С.А. Шобы (1992), К.А. Бахматовой, Н.В. Митрофанова (1998), H.H. Матинян (1998, 1999) и др.

Таким образом, к настоящему моменту морфологическая и физико-химическая характеристики основных типов почв архипелага уже составлены, однако геохимические свойства почв Валаама практически не изучены.

Почвы подзолистого и болотного типов почвообразования формируются на осадочных породах и занимают незначительную площадь в пределах территории острова. В почвенном покрове Валаама преобладают маломощные (мощность почвенного профиля редко превышает 60 см), высокощебнистые, сформированные на элювии и элюво-делювии магматических пород почвы с яркой охристой окраской всего профиля и высоким естественным плодородием. Этим почвам свойственны: высокая степень покрытости минеральных зерен Al-Fe гумусовыми пленками; хорошо развитая комковато-копрогенная и (или) икрянистая структура; высокое содержание в мелкоземе илистой фракции, высокое содержание гумуса фульватной природы с преобладанием первых фракций ФК и ГК; высокая емкость 1111К и его высокая насыщенность; очень высокое содержание валового железа и его подвижных форм; активным протеканием ЭПП оглинивания, агрегации, альфегумусового иллювиирования и хлоритизации (Васенева, 1990).

Исследователи почв Валайма относят неоподзоленные почвы, сформированные на магматических породах к буроземам и подбурам, но отмечают их своеобразие и отличность от типичных бурых лесных почв (Васенева, 1990, Седов, 1992, Урусевская, 1999, и др.). Подбуры и буроземы Валаама по физико-химическим свойствам в достаточно сильной степени отличаются как от аналогичных таежных почв, так и от почв окружающих территорий - Карелии и северной части Ленинградской области, где ч господствующими почвами являются в основном альфегумусовые подзолы.

Поскольку одним из непременных условий формирования неоподзоленных почв в умеренно континентальном климате является богатство почвообразующей породы минералами, содержащими железо и кальций, то, очевидно, что именно геологический фактор (выходы коренных пород основного состава) сыграл определяющую роль в формировании структуры почвенного покрова Валаамского архипелага. Почвы Валаама представляют собой своеобразную «литогенную клеточку» (Васенева, 1990) на территории Северо-Западного региона России. ч

Почвы наследуют свой состав и свойства от почвообразующих пород, в почвах происходят процессы перевода химических элементов горных пород из малодоступных для живых организмов форм - в легкодоступные, именно почвы поддерживают разнообразие и стабильность биогеосистем. Вероятнее всего, что биологическое разнообразие, существующее на Валааме, тесно связано со свойствами почв и почвообразующих пород архипелага - их геохимической специализацией, особенностями процессов выветривания последних.

Таким образом, встают вопросы о необходимости изучения Валаамского архипелага, как специфического биогеохимического района, выявления геохимической специфики коренных пород Валаама, установления связи между химическим составом пород и химическими составами звеньев почвенно-растительного покрова. Так возникла идея изучения Валаама, как особой биогеохимической провинции, тем более что в публикациях предшественников сведения о микроэлементном составе почв и растений фрагментарны или отсутствуют вовсе.

При изучении буроземных почв Валаама, все предыдущие исследователи отмечали, что почвы формируются на габбро-диабазе или на элювии (элюво-делювии) габбро-диабаза (Седов, 1992, Морозова, Лазарева, 2002 и др.). Однако современная уточненная геологическая съемка Карельского региона (Франк-Каменецкий, 1998) показала, что массив габброидов, слагающий Валаамский архипелаг, неоднороден по составу и представляет собой серию генетически связанных разновидностей магматических пород (ферро-габбро, габбро-диабаз, монцонит, аплитовые жилы, пектолитовые трубки), возникших в результате расслоения родоначальной магмы. Породы имеют структурные, минералогические и химические отличия друг от друга. Наибольшее распространение по территории острова имеют три разновидности габброидов: габбро-диабаз, ферро-габбро и монцонит, именно на них и формируются полноценные почвенные профили; остальные породы залегают в виде жил.

Актуальность темы обусловлена тем, что Валаамский архипелаг сложен магматическими породами основного состава, практически уникальными на Европейской территории России. Изучение процессов выветривания преобладающих разновидностей магматических пород Валаама (ферро-габбро, габбро-диабаз, монцонит), а так же* сопоставление их химических составов с составами сформированных на них почв, позволили конкретизировать роль специфического состава породы в содержании и распределении химических элементов в почве.

Отсутствие активного антропогенного вмешательства человека в природу Валаама позволило изучить природные закономерности распределения химических элементов в основных звеньях (порода - почва - растение) экосистем Валаама, что заложило основу для дальнейших мониторинговых исследований Валаама, а так же может быть использовано в дальнейшем для оценки антропогенного воздействия при сравнительно-географических исследованиях.

Цель работы: выявить основные закономерности распределения химических элементов в породах и почвах Валаама и дать эколого-геохимическую оценку состояния верхних горизонтов почв острова.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

2. Провести морфогенетический анализ почв, сформированных на осадочных и магматических породах Валаамского архипелага. Выявить характерные отличия островных Валаамских почв, залегающих на разновидностях магматических пород Валаама, от материковых почв, сформированных на гранито-гнейсе и габбро-норите.

3. Выявить роль тонкодисперсных фракций гранулометрического состава почв, сформированных на магматических породах острова Валаам, в закреплении микроэлементов.

4. Изучить распределение микроэлементов в системе: порода - почва -растение в биогеоценозах, сформированных на трех разновидностях магматических пород острова.

5. Выявить закономерности профильного и пространственного распределения химических элементов в почвах Валаама, а так же составить карты-схемы содержания микроэлементов в поверхностных горизонтах почв острова Валаам.

Научная новизна работы заключается в том, что в работе впервые рассмотрены разновидности магматических пород Валаама в качестве почвообразующих; выполнена оценка степени влияния особенностей минерального состава пород на химический состав почв, сформированных на разновидностях габброидов острова. Сформировано представление о геохимическом составе основных типов почв острова и их отличиях от почв материковой территории. Впервые для данной территории изучена связь между элементными составами растительности, почвы и почвообразующей породы. Систематизировано разнообразие почв острова на основе новейших отечественных классификационных построений. Оценен вклад различных фракций гранулометрического состава почв, сформированных на магматических породах в процесс накопления микроэлементов. Установлены факторы, обуславливающие геохимические особенности почвенного покрова острова, заложена основа для» проведения почвенно-геохимического мониторинга острова Валаам, составлены карты-схемы распределения микроэлементов в поверхностных горизонтах почв острова Валаам.

Знания о содержании и распределении химических элементов в звеньях незагрязненных экосистем могут послужить теоретической основой природоохранных мероприятий по восстановлению компонентов природной среды, подвергшихся активному воздействию техногенных выбросов.

Накопленные материалы по содержанию химических элементов в почвах острова Валаам, закладывают основу для составления баз данных, необходимых при проведении экологических мониторинговых исследований. Созданная серия почвенно-геохимических карт-схем острова Валаам будет передана в музей-заповедник с целью рационального использования земельных ресурсов острова, их охраны, улучшения сельхозугодий а также для проведения экологических экспертиз хозяйственных проектов, что определяет практическую значимость диссертации.

Результаты исследования используются в лекционных курсах для студентов кафедры почвоведения и экологии почв Санкт-Петербургского государственного университета.

Отбор материала для научных исследований проводился в полевые сезоны 1997-2000 гг. Образцы пород острова и поверхностные горизонты почв для площадной геохимической оценки отбирались совместно с сотрудниками геологического ф-та СПбГУ - под руководством доктора геол.-минерал. наук Е.Г. Пановой, почвенные разрезы были заложены под руководством и при участии научного руководителя - доктора с.-х. наук H.H. Матинян, заложение пробных площадок для изучения растительности, а так же отбор растительных V образцов проводился во время совместной работы с сотрудниками кафедры геоботаники биолого-почвенного ф-та СПбГУ - С.А. Комоловой и канд. биол. 0 наук Г.Г. Герасименко.

Для обработки материалов использовались стандартные методы и методики физико-химической и геохимической характеристики объектов. Информация о Валаамском архипелаге, помимо литературных научных публикаций, была почерпнута из материалов работы Валаамской экспедиции, технического отчета об инженерно-геологических изысканиях на Валаамском архипелаге Ленинградского треста инженерно-строительных изысканий.

Работа состоит из пяти глав. В первой главе освещается история изучения природы Валаамского архипелага, рассматриваются объекты и методы ® исследования. Во второй главе рассказывается о природных условиях

Валаамского архипелага, здесь приводятся литературные и авторские данные, исследуется геохимический состав почвообразующих пород, рассматриваются петрографический состав и особенности процессов выветривания магматических пород острова. Третья глава посвящена характеристике почв, сформированных на осадочных и магматических породах острова, рассмотрены их генетические и геохимические особенности. Проведено сравнение почв Валаама с аналогичными почвами окружающей территории. В четвертой главе выявляются особенности почв, сформированных на разновидностях габброидов острова Валаам. Установлены уровни содержания микроэлементов в гранулометрических фракциях почв. Изучен бонитет и содержание микроэлементов в растительности, произрастающей на почвах, сформированных на разновидностях габброидов Валаама. В пятой главе рассматриваются факторы распределения химических элементов в верхнем горизонте почв острова, оценивается эколого-геохимическое состояние почвенного покрова острова. Далее располагаются: заключение, выводы по работе, список литературы и приложения.

Автор работы выражает особую благодарность научному руководителю -доктору с.-х. наук, профессору H.H. Матинян, за осуществление возможности проведения экспедиционных работ на Валааме, а так же за терпение, поддержку и научные консультации на всех этапах работы. Большую благодарность Т.Д. Шибиной, P.JI. Бродской, Н.П. Баландиной, С.Н. Лесовой - за неоценимую помощь в работе, а так же всем сотрудникам лаборатории географии почв БиНИИ, в особенности К.А. Бахматовой. И огромную признательность своей семье за понимание и всестороннюю помощь.

Заключение Диссертация по теме "Почвоведение", Шешукова, Анастасия Анатольевна

ВЫВОДЫ:

2. Разновидности основных магматических пород Валаама отличаются друг от друга по минералогическому и химическому составам, а также по степени постмагматических изменений: ферро-габбро выделяется повышенным (до 8%) содержанием рудных минералов, низким содержанием кремнезема и обогащенностью Бе, Р. Монцонит характеризуется повышенным содержанием кремнезема, щелочей, Ъх, №>. Габбро-диабаз является наиболее измененной породой, содержит меньшие количества рудных минералов, обогащен Бг, Ва, V, Ъ\.

3. Химический состав всех магматических разновидностей пород Валаама слабо меняется в процессе выветривания. В первую очередь происходит вынос щелочных и щелочноземельных элементов и накопление Т1, Бе, Мп. Процессы выветривания ферро-габбро и монцонита идентичны. Габбро-диабаз характеризуется более интенсивным выносом Са.

5. Дифференциация почвенного профиля ржавоземов грубогумусовых и органо-ржавоземов обеспечивается сочетанием элементарных почвообразовательных процессов: подстилкообразования, иллювиирования органического вещества по профилю; для ржавоземов грубогумусовых -аккумуляции грубого гумуса, для органо-ржавоземов — торфонакопления.

Наиболее существенным для всех почв является процесс метаморфического ожелезнения in situ.

8. Валаамский архипелаг можно рассматривать как особый литолого-геохимический район Северо-Запада России, где почвы, сформированные на основных магматических породах, обогащены Ва, Мл, Zn, Ti, Fe, Sr, P, а на осадочных - Cr, Ni.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Формирование почвенного покрова Валаамского архипелага можно считать уникальным примером теснейшей взаимосвязи всех почвообразующих факторов. Геологический фактор является доминирующим в образовании Валаама, как географического объекта и направляющим дальнейшее развитие почвообразующих факторов. Сложная история формирования Валаамского архипелага нашла отражение в сильно расчлененном рельефе, возвышенности которого сложены интрузивными породами основного состава, перекрытыми в понижениях осадочными отложениями. Специфика родоначальной магмы определила особенности коренных пород острова, что в свою очередь обусловило поступление в почвы ассоциации химических элементов, способствующих высокому плодородию почв острова. Расположение архипелага в глубоководной части крупнейшего внутриконтинентального озера Европы оказывает существенное влияние на климатические условия, что обуславливает возможность произрастания здесь многих видов неморальной растительности. В условиях более мягкого, чем на материке, климата, интродуцированная растительность хорошо приживается и ее уже можно считать натурализовавшейся.

Валаамский архипелаг, относительно территории Карелии и северо-востока Ленинградской области, является совершенно особой, специфической литолого-геохимической провинцией. Обогащенность щелочными петрогенными оксидами, а также окислами титана и фосфора, повышенная железистость и высокие содержания многих микроэлементов и редкоземельных элементов резко отличают магматические породы Валаама от аналогичных пород материка. Осадочные породы Валаама обогащены Сг, N1, но в целом обеднены химическими элементами по сравнению с осадочными отложениями других регионов и коренными породами острова.

Почвообразующие породы оказывают главенствующее влияние на содержание химических элементов в почвах острова. В верхних горизонтах почв Валаамского архипелага, большинство микроэлементов содержатся в количествах, превышающих средние значения элементов в почвах мира. Техногенное загрязнение сказывается на почвенном покрове острова, но пока это загрязнение не является существенным.

Почвы Валаама, сформированные на выходах коренных пород острова, резко отличаются от материковых почв, как по морфологическим, так и по физико-химическим характеристикам. Маломощность, повышенная щебнистость, яркая окраска всего почвенного профиля, высокое плодородие -внешние признаки почв Валаама, выделяющие их на фоне материковых почв. Внутренняя сущность отличий Валаамских почв, сформированных на коренных породах острова, заключается в глубокой проработке пород Валаама постмагматическими процессами. В результате чего главным процессом, происходящим в валаамских почвах, является ожелезнение почвенной толщи на месте. В процессе почвообразования происходят трансформационные изменения унаследованных от породы глинистых минералов, сопровождающиеся выделением железа; разрушение остальных, даже слабоустойчивых минералов замедлено. При выветривании коренных пород острова отмечается вынос щелочных и щелочноземельных элементов и накопление железа, титана, магния. Выявленные особенности позволили отнести почвы Валаама к отделу железисто-метаморфических почв, к типам органо-ржавоземов и ржавоземов грубогумусовых. Групповой состав органического вещества почв Валаама - еще один фактор, позволяющий считать их ржавоземами, поскольку в почвах преобладают фракции гумусовых кислот, связанных с полуторными окислами, а также присутствуют фракции, связанные с кальцием. Почвы, сформированные на разновидностях магматических пород Валаама (ферро-габбро, габбро-диабаз, монцонит) похожи между собой, хотя и имеются некоторые индивидуальные черты. Наибольшее сходство обнаруживают почвы, сформированные на ферро-габбро и монцоните, хотя состав этих магматических пород заметно отличается. Скорее всего, основным фактором, отвечающим за сходство или различие почв, является степень проработки постмагматическими процессами коренных пород, т.к. именно это определяет скорость и направление преобразования минеральной части почв.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата сельскохозяйственных наук, Шешукова, Анастасия Анатольевна, Санкт-Петербург

1. Абрамов И.И., Волкова A.A. Определитель мхов Карелии // Биологический журнал. Том 7. Приложение 1. - С-Пб., 1988. - 388 с.

2. Андреев А.П. Ладожское озеро. СПб., 1875. - 263 с.

3. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. — М.: Изд-во Московск. ун-та, 1970. 488 с.

4. Арнаутов И.В. и др. Приближенно-количественный спектральный анализ природных объектов. Новосибирск: Наука, 1987. - 101 с.

5. Ашмарин И.П. и др. Быстрые методы статистической обработки и планирование экспериментов. Л.: ЛГУ, 1971.

6. Белоусова H.A. Воздействие рекреационных нагрузок на живойнапочвенный покров // Природные комплексы Валаама и воздействие на них рекреации. Петрозаводск, 1983.-С. 100-118.

7. Белоусова H.A. Лазарева И.П. Нормирование рекреационных нагрузок на лесные экосистемы Валаама // Экологическая безопасность рекреационного лесопользования: (Тезисы докладов на международном симпозиуме 09.09.1988). Саласпилс, 1988. - С. 24-26.

8. Белоусова H.A., Кравченко A.B., Крутов В.И, Кучко A.A., Лазарева И.П. Антропогенное воздействие на почвы и растителньость Валаама //

9. Экосистемы Валаама и их охрана. Петрозаводск, 1989. - С. 158-177.

10. Белоусова H.A., Кравченко A.B., Крутов В.И, Кучко A.A., Морозова

11. P.M. Флора и растительность // Экосистемы Валаама и их охрана. -Петрозаводск, 1989.-С. 85-152.

12. Белоусова Н.И., Седов С.Н., Пустовойтов К.Е. Выветривание основных пород в почвах бореального климата // Почвоведение. 1994 - №3. -С. 90-100.

13. Беспамятное Г.П., Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации химических элементов в окружающей среде. Л.: Химия, 1985.-528 с.

14. Битюцкий Н.П. Микроэлементы и растение. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та. 1999. - 232 с.

15. Богачев А.И., Попов М.Г., Макарова Г.В., Горбик H.A., Аксентьева JI.A. Базитовые комплексы Приладожья // Интрузивные базит-ультрабазитовые комплексы докембрия Карелии. Труды института геологии КФАН. JL, Вып. 32., 1976.-С. 117-127.

16. Бычинский В.А., Сутурий А.Н. Геохимические аспекты токсичности элементов // Геохимия техногенеза. М.: Наука, 1990. - С. 94-103.

17. Вайчис М.В. Генезис и свойства лесных почв Южной Прибалтики. — Вильнюс, 1975.-441 с.

18. Валаамский монастырь и подвижники его. СПб., 1903. - 425 с.

19. Васенева Э.Г. Особенности таежного почвообразования на основных породах Русской равнины (на примере Южной Карелии): Автореф. дис. канд. биол. наук. М., 1990. - 25 с.

20. Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах. М.: Изд-во АН ССР, 1957.

21. Виноградов А.П. Закономерность распространения химических элементов в земной коре // Геохимия. 1962 - № 7.

22. Виноградов А.П. Основные закономерности распределения микроэлементов между растениями и средой // Микроэлементы в жизни растений и животных. М.: Изд-во АН СССР, 1952.

23. Воробьева JI.A. Химический анализ почв: Учебник М.: Изд-во МГУ, 1998.-272 с.

24. Гавриленко В.В., Сорокина H.A. Геохимические циклы токсичных элементов. JL, 1988. - 84 с.

25. Гагарина Э.И., Матинян H.H. и др. Основные закономерности в распространении микроэлементов в почвообразующих породах Северо-Запада РСФСР // Гумус и почвообразование в нечерноземной зоне. JL, 1985. С. 170- 184.

26. Геологическая карта дочетвертичных образований Карело-Кольского региона М 1: 500 ООО (П.А. Гаскельберг, B.C. Кофман, 1988 г.) с новыми данными, полученными после 1988 г.

27. Геохимия гипер-базитов Карело-Кольского региона // Труды ВСЕГИ, Вып. 9.-Л., 1971.

28. Геоэкология Ладожского озера. СПб., 1995. - 209 с.

29. Глазовская М.А. Методологические основы оценки эколого-геохимической устойчивости почв к техногенным воздействиям: Метод, пособие. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1997. - 102 с.

30. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. -М.: Высшая школа, 1998. 303 с.

31. Голубев А.И., Светов А.П. Геохимия базальтов платформенного вулканизма Карелии. Петрозаводск: Изд-во Карелия, 1983.

32. Горбик H.A., Сафронова Г.П., Сафронов А.Н. Пектолитовая минерализация в Валаамском силе // Новое в минералогии Карело-Кольского региона. Петрозаводск: Изд-во Карелия, 1990. - С. 130-140.

33. Горбунов Н.И. Высокодисперсные минералы и методы их изучения. — М.: Изд-во АН СССР, 1963. 286 с.

34. Горбунов Н.И. Минералогия и коллоидная химия почв. М.: Изд-во «Наука», 1974.-314 с.

35. ГОСТ 17.4.02-83. Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения. М.: Изд-во стандартов, 1983.

36. Гришина Л.А. Гумусообразование и гумусное состояние почв. М.: Изд-во МГУ, 1986. - 224 с.

37. Губанов В.А., Топорский В.Н. и др. // Разработка и внедрение системы метрологического контроля и обеспечения качества аналитических работ по экогеохимическим исследованиям. Отчет ВСЕГЕИ. С-Пб, 1990.

38. Гумус и почвообразование в нечерноземной зоне. Л.: Изд-во ЛГУ, 1985.- 191 с.

39. Добровольский B.B. Основы биогеохимии. M.: Изд-во «Академия», 2003.-403 с.

40. Добровольский Г.В. Урусевская И.С. География почв: Учебник 2еизд., перераб. и доп. М.: Изд-во МГУ, Изд-во «КолосС», 2004. - 460 с.

41. Елпатьевский П.В. Геохимия миграционных потоков в природных и природно-техногенных геосистемах. М.: Наука, 1993. - 253 с.

42. Елсукова Е.Ю. Микроэлементы в почвах сельскохозяйственных угодий острова Валаам // Вестник СПбГУ. Сер. 7. 1997. Вып. 3 (21). С. 132-137.

43. Елсукова Е.Ю. Эколого-географическая оценка Валаамского архипелага с применением фитоиндикационных методов: Автореф. диссер. канд. географ, наук. СПб., 1999. - 24 с.

44. Еруков Г.В. К вопросу изучения пространственно-временныхаспектов почвообразования на территории Карелии // Генезис и свойства песчаных почв Карелии. JL, 1982. - С. 5-21.

45. Заварзин В.М. Новые данные о составе и структуре почвенного покрова Карелии // Тез. докл. VIII симпоз. «Биологические проблемы Севера». Апатиты, 1979.-С. 17.

46. Золотарева Б.Н. Результаты измерения тяжелых металлов в природных средах Приокско-террасного биосферного заповедника. // Мониторинг фонового загрязнения природных сред. Вып.2. JT: Гидрометеоиздат, 1984.-С. 119-139.

47. Зоин C.B. Буроземообразование, псевдооподзоливание и подзолообразование // Почвоведение. 1966 - № 7. - С. 5-14.

48. Зонн C.B. О бурых лесных и бурых псевдоподзолистых почвах Советского Союза // География и генезис почв. М., 1966. - С. 17-42.

49. Иллюстрированный определитель растений Карельского перешейка. -С-Пб, 2000.-477 с.

50. Иностранцев A.A. Петрографический очерк острова Валаам //Труды первого съезда естествоиспытателей. СПб., 1868.

51. Кабата-Пендиас А., Пендиас Р. Микроэлементы в почвах и растениях. М.: Мир, 1989. - 436с.

52. Квасов Д.Д. Позднечетвертичная история крупных озер и внутренних морей Восточной Европы. Л., 1975. - 278 с.

53. Классификация и диагностика почв Росии / Составители: Л.Л. Шишов, В.Д. Тонконогов, И.И. Лебедева, М.И. Герасимова. Смоленск: Изд-во Ойкумена, 2004. - 342 с.

54. Классификация и диагностика почв СССР. М.: Изд-во «Колос», 1977.-223 с.

55. Классификация почв Росии /Составители: Л.Л. Шишов, В.Д. Тонконогов, И.И. Лебедева. М.: Почв. Ин-т им. В.В. Докучаева РАСХН, 1997.-236 с.

56. Климатологический справочник СССР. Вып. 2. Карельская АССР. ч.2.-Л., 1957.

57. Ковалевский А.Л. Биогеохимия растений. Новосибирск: Наука. Сиб. Отд, 1991.-294 с.

58. Ковальский В.В., Андрианова Г.А. Микроэлементы в почвах СССР. -М.: Наука, 1970.- 178 с.

59. Ковда В.А. Биогеохимия почвенного покрова М.: Наука, 1985 - 263с.

60. Комолова С.А. К изучению разнообразия лесной растительности Валаамского архипелага // Комплексные природоведческие исследования на Северо-Западе России: Валаамская и Кургальская экспедиции СПбОЕ. Труды СПбОЕ. Сер. 1. Т. 92. СПб., 1998. - С. 25-28.

61. Комплексные природоведческие исследования на Северо-Западе России: Валаамская и Кургальская экспедиции СПбОЕ // Труды Санкт-Петербургского общества естествоиспытателей. С-Пб., 1998. - серия 1. -том 92.-105 с.

62. Кратц К.О. Геология карелид Карелии. Петрозаводск, 1963.

63. Кратц К.О. Иотнийские основные породы Южной Карелии и их титаномагнетитовое оруднение // Информационные материалы КарФАН СССР, №11.- Петрозаводск, 1959.

64. Кратц К.О. Комплекс диабазов и габбро-диабазов // Геология СССР. -М: Наука, 1960. Т.37. 504 с.

65. Крохина A.M., Коскинен Н.С. Закономерности содержания микроэлементов в растениях некоторых ландшафтов Карелии// Микроэлементы в биосфере Карелии и сопредельных районов. -Петрозаводск: ПТУ им. Куусинена, 1980. С. 26 - 39.

66. Куторга С.С. Геологический путеводитель по финляндским берегам иостровам Ладожскаго озера и Финскаго залива // Библиотека для чтения.

67. Журнал словесности, наук, художеств, промышленности, новостей и моды. -1851. Т. CV. Ч. II. № 208. - С. 123-210.

68. Кучко A.A. Леса Валаама и их значение // Природные комплексы Валаама и воздействие на них рекреации. Петрозаводск, 1983. - С. 5-32.

69. Кучко A.A. Оптимизация природопользования на Валааме и вопросы охраны природы // Экосистемы Валаама и их охрана. Петрозаводск: Карелия, 1989.-С . 186-194.

70. Ладожское озеро. Петрозаводск, 1978. - 203 с.

71. Ладожское озеро. Мониторинг, исследование современного состояния и проблемы управления Ладожском озером и другими большими озерами. Петрозаводск: Наука, 2000. - 203 с.

72. Лазарева И.П., Морозова P.M. К вопросу о происхождении и плодородии почв садов Валаама // Озеленение и садоводство в Карелии. -Петрозаводск, 1990.-С. 115-127.

73. Лазарева И.П., Морозова P.M. Почвы и почвенный покров // Экосистемы Валаама и их охрана. Петрозаводск: Карелия, 1989. - С. 1585.

74. Лазарева И.П., Морозова P.M. Почвы островов Валаамского архипелага // Природные комплексы Валаама. Петрозаводск, 1983. - С. 59 -77.

75. Ландшафтно-гсохимические основы фонового мониторинга природной среды / Под ред. М.А. Глазовской М.: Наука, 1989. - 264 с.

76. Левинсон-Лессинг Ф.Ю.Ю химическом составе петрографических провинций России // Известия геологического комитета. 1923 — № 2. Т. 42. -С. 87-107.

77. Лесные экосистемы и атмосферное загрязнение. Л. Наука, 1990. -200 с.

78. Лисицина Л.А. Вынос химических элементов при выветривании основных пород. М.: Наука, 1973. - 296 с.

79. Лукашев К.И. Геохимические индикаторы процессов гипергенеза и осадкообразования. Минск: Наука и техника, 1972. - 317 с.

80. Маринич М.А. Систематический состав альгофлоры водной системы Валаамского архипелага // Вестник ЛГУ. 1991 - Сер. 3. Вып.4. - С. 31-37.

81. Мартынов В.П. Почвы горного Прибайкалья. Улан-Удэ, 1965.-165с.

82. Матинян H.H. Урусевская И.С., Бахматова К.А. Почвы садов Валаама // Труды БиНИИ Эколого-генетические исследования почв в гумидных ландшафтах. СПб., 1996. - С. 43-44.

83. Матинян H.H., Урусевская И.С. Почвы острова Валам. СПб: Изд-воСПбГУ, 1999.- 32 с.

84. Махмудова Е.В., Гнмельбрант Д.Е. Лишайники Валаамского архипелага // Вестник СПбГУ. 1992 - Сер. 3. Вып. 3. - С. 38^6.

85. Мельничук Ю.П. Влияние ионов кадмия на клеточное деление и рост растений. Киев: Наукова Думка, 1990. - 148 с.

86. Методика № 313 PC. Определение основных петрогенных элементов в силикатных горных породах, бокситах, карбонатах и железистых кварцитах флуоресцентным рентгеноспектральным анализом. JL: ВИМС, ВСЕГЕИ, 1990.

87. Методические указания №12. Порядок приема и оформления в лабораториях Мингео СССР проб, направляемых на количественный анализ. -М.: НС AM, 1976.

88. Методические указания №13. Первичная статистическая обработка аналитических данных. М.: НСАМ ВИМС, 1977.

89. Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельскохозяйственных угодий и продукции растениеводства. М., 1992.-61 с.

90. Микроэлементы в растениях.// Тр. Бурятского ин-та естеств. наук. БФ СО АН СССР. Вып.5. Серия биогеохимческая. Улан-Удэ, 1969. - 171 с.

91. Морозова P.M., Кокунова Т.А. Почвы садов и огородов Валаама // Исследование лесных почв Карелии. Петрозаводск, 1987. - С. 41-51.

92. Морозова P.M., Лазарева И.П. Почвы и почвенный покров Валаамского архипелага. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2002.- 170 с.

93. Мурхауз В. Практическая петрография изучение горных пород под микроскопом. М.: Изд-во иностранной литературы, 1963. - 479 с.

94. Ногина Н.А. Почвы Забайкалья. М., 1973. - 93 с.

95. Обухов А.И., Ефремова ЛЛ. Охрана и рекультивация почв, загрязненных тяжелыми металлами //Тяжелые металлы в окружающей среде и охрана природы. 4.1. М.: Изд-во МГУ, 1988. - С. 23-36.

96. Озерецковский Н.Я. Описание Ладожского озера // Новые ежемесячные сочинения. 1786. Ч. I. с. 14-60; Ч. IV. С. 84—105.

97. Озерецковский Н.Я. Путешествие по озерам Ладожскому и Онежскому. Остров Валаам и Валаамский Монастырь. СПб., 1792. - С. 6196.

98. Орлов Д.С., Гришина ч Л.А., Ерошичева Н.Л. Практикум по биохимии гумуса-М.: Изд-во МГУ, 1969.

99. Основные породы и проблемы их генезиса // Труды института геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии. Вып. 77.-М. 1964.

100. ОСТ 41-08-205-81. Управление качеством аналитической работы. -М.: Изд-во стандартов, 1981.

101. ОСТ 41-08-205-82. Управление качеством аналитической работы. -М.: Изд-во стандартов, 1982. 47 с.

102. ОСТ 41-08-212-82. Управление качеством аналитической работы. Классификация методов минерального сырья по точности результатов. -М.: Изд-во стандартов, 1982.

103. ОСТ 41-08-249-85. Управление качеством аналитической работы. Подготовка проб и организация выполнения количественного анализа в лабораториях Мингео СССР. -М.: Изд-во стандартов, 1985.

104. Панова Е.Г., Болотова A.A. Геохимическая оценка локальных загрязнений донных осадков бухт Валаамского архипелага // Геоэкология. -2000-№ 1.-С. 28-34.

105. Панова Е.Г. Гавриленко В.В. Геология и техногенез факторы развития геохимического ландшафта Валаама // Историческая геология и эволюционная география. - СПб.: НОУ «Амадеус», 2001. - С. 144-153.

106. Панова Е.Г. Гавриленко В.В. Камни Валаама (экскурсия на остров Валаам в Ладожском озере) // Экскурсии в геологию. — СПб., 2001. С. 151— 163.

107. Панова Е.Г., Гавриленко В.В., Матинян H.H., Шешукова A.A.

108. Геохимическая оценка загрязнений почвенного покрова Валаамского архипелага // Геоэкология. 2002 - № 6. - С. 500 — 505.

109. Перельман А.И. Геохимия. М.: Высш. шк., 1989. - 527 с.

110. Перелыиан А.И. Геохимия ландшафта. — М.: Высш. шк., 1961. 342с.

111. Р 108. Победимова Е.Г., Гладкова В.Н. Флористические исследования наострове Валааме // Ботанический журнал. 1966 - №4. Т.51. - С. 459-508.

112. Полканов A.A. Геология хогландия и ионтия Балтийского щита.

113. Труды лаборатории Геологии Докембрия. М. 1956.

114. Практикум по агрохимическому анализу почв: Учеб. Пособие / Под ред. К.Г. Крейера. С-Пб, 1992. - 84 с.

115. Пронина Н.Б. Экологические стрессы. -М., 2000.-312 с.

116. Растворова О.Г. Физика почв: практическое руководство. JI.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1983. - 196 с.

117. Роде A.A., Соколов И.А. К характеристике горно-тундровыхландшафтов Забайкалья // Почвоведение. 1960 - №5. — С. 47-56.

118. Сапрыкин Ф.Я. Геохимия почв и охрана природы. -JI. 1984. 89 с.

119. Саранчина Г.М. Породообразующие минералы (методика определения кристаллооптических констант, характеристика минералов): Учеб. Пособие. СПб: Изд-во С. - Петербург, ун-та, 2000. - 156 с.

120. Саранчина Г.М., Шинкарев Н.Ф. Петрография магматических и метаморфических пород. JL: Недра, 1967. - 324 с.

121. Саранчина Г.М., Шинкарев Н.Ф. Петрология магматических и метаморфических пород. Л.: Недра, 1973. - 392 с.

122. Седов С.Н. Выветривание плагиоклазов в габбро-диабазах острова

123. Валаам // Вестник МГУ. 1988 - №2. Серия 17. Почвоведение.

124. Седов С.Н., Васенева Э.Г., Шоба С.А. Современные и древние процессы выветривания в почвах на основных породах острова Валаам // Почвоведение. 1992 - №7. - С. 83-96.

125. Синяков С.А. Атмосферное загрязнение Ладожского и Онежского озер соединениями тяжелых металлов: Автореф. дис. канд. геогр. наук. Л.1989.-24 с.

126. Современное состояние экосистемы Ладожского озера. Л.: Наука, 1987.- 156 с.

127. Соколов И.А. Особенности автономного полярно-бореального почвообразования на основных породах (плато Путоран) // Почвы и растительность мерзлотных районов СССР. Магадан, 1973.

128. Соколов И.А., Соколова Т.А. О провинциальных особенностях почвенного покрова Забайкалья // Тр. конф. Почвоведов Сибири и Дальнего Востока. Новосибирск, 1964. - С. 23-32.

129. Таргульян В.О. Почвообразование и выветривание в холодных гумидных областях. М.: «Наука», 1971. - 268 с.

130. Технический отчет об инженерно-геологических изысканиях на острове Валаам Сортавальского района КАССР. Ленинградский трест инженерно-строительных изысканий (в 6-ти томах) 1988г.

131. Тойкка М.А. Микроэлементы в горных породах и почвообразующих породах Северо-Запада России и Севера Европейской части СССР // Микроэлементы в биосфере ДСарелии и сопредельных районов. -Петрозаводск, 1976. С. 5 - 66.

132. Требования к производству и результатам многоцелевого геохимического картирования масштаба 1: ЮООООО./Составители: Головин A.A., Ачкасов А.К., Волочкович К.Л. М.: ИМГРЭ, 1999.

133. Тру сова И.Ф., Чернов В.И. Петрография магматических и метаморфических горных пород. М.: Недра, 1982. - 272 с.

134. Урусевская И.С., Соловьева-Волынская Т.В., Таргульян В.О. Антропогенные почвы острова Валаам // Почвоведение. 1989 - № 11. - С. 36-47.

135. Фирсова В.П. Генезис и свойства бурых горно-лесных почв Урала // Почвы и их биологическая продуктивность. Тарту, 1979. - С. 70-72.

136. Фирсова В.П. К вопросу о распространении и свойствах бурых лесных почв на Урале // Лес и почва. Красноярск, 1968. - С. 200-203.

137. Фирсова В.П. Подзолообразование и буроземообразование в почвах лесной зоны // Тр. Ин-та экологии растений и животных Урал. фил. АН ССР. -1970-Вып. 76.-С. 3-18.

138. Франк-Каменецкий Д.А. Петрология рифейских базитов Приладожья. Диссертация канд. геолог.-минералог. наук. СПб., 1998. - 148 с.

139. Фролова Т.Ю., Урусевская И.С., Грачева Р.Г. Гумус естественных и окультуренных почв острова Валаам // Вестник Московского Университета. -М.: Изд-во МГУ, 1994. № 3. Сер. 17. Почвоведение.

140. Хантемиров P.M. Содержание химических элементов в годичных слоях древесины сосны обыкновенной и возможности его использования в ретроспективной биоиндикации техногенных загрязнений. Автореф. диссер. канд. биол. наук. Свердловск. 1991. - 25 с.

141. Химический анализ почв: учебное пособие. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 1995. - 264 с.

142. Цинк и кадмий в окружающей среде. М., Наука, 1992. - 200 с.

143. Чериенькова Т.В. Реакция лесной растительности на промышленное загрязнение. М.: Наука, 2002. - 191 с.

144. Черняховский А.Г. Современные коры выветривания М.: Наука, 1991.-208 с.

145. Шварцев C.JI. Гидрогеохимия зоны гипергенеза. М.: Недра, 1988. -365 с.

146. Щека С.А. Некоторые закономерности распределения элементов -примесей в сосуществующих минералах базитов и гипербазитов // Микроэлементы в минералах. Владивосток, 1976. - С. 3-18.

147. Экосистемы Валаама и их охрана. Петрозаводск: Карелия., 1989. -199 с.

148. Aaltonen V. Т. Boden und Wald. Helsinki. 1948. S. 457.

149. Aarnino B. Braunerde in Fenoskandia // Mitt. Der interbodenkundi. Gesellschaft Neue Fol. 1925 - Bd. 1. № 2.

150. Baumgartner L.P., Olsen S.N. A least-squares approach to mass transport calculations using isocon method // Econ. Geol. 1995. V. 90. P. 1261— 1270.

151. Burgess Т. M., Webster R. Optimal interpolation and isarithmicmapping of soil properties. Journal of Soil Science, v. 31. P. 315-341.

152. Chydenius J.J., Furuhjelm J. E. Bereattelse о fver en naturhistorik Resa u karelen // Not. Pro fauna et flora Fenn. 1858 - Vol. 4. - S. 77-118.

153. Fossum Т., Harter N., Libert J. The inorganic content of wood // Svensk papperstidning. V. 75. 1972. P. 305 - 309.

154. Goldich S. S. A study in rock-weathering // Jow. Geology. 1938. V. 46. P. 17-58.

155. Hagemeyer J., Schafer H., Breckle S.W. Seasonal variation of nickel concentrations in annual xylem rings of beech trees (Fagus sylvatica L.) // Sei. total environ. 1994., V.l 45 № 1-2. P. 111 - 118.

156. Leenaers H., Okx J.P., Burrough P.A. Comparison of spatial prediction methods for mapping floodplain soil pollution. Catena, 1990, v. 17. P. 535-550.

157. Mc Miliin G.W. Mineral content of loblolly pine wood as related to specific gravity growth rate and distance from pith // Holzforsch, 1970, Bd. 24 №5.-P. 152-157.

158. Norrlin J.P. Sym bolae ad floram Ladogensi-karelicam // Medd. Soc. pro fauna et flora Fenn. 1878 - Vol. 2 - S. 1-33.

159. Nylander W. Collectanea in floram karelicam // Not. Soc. Pro fauna et flora.-1852-Vol. 2.-S. 109-201.

160. Saelan T., Kihlman A. O., Hjelt H. Herbarium museum Fenni ci plantac vasculares // Enum. pi. Mus. Fenn. q. ed. Soc. pro fauna et flora Fenn. 1889. S. 231.

161. Shacklette H.T., Boerngen J.G. Element concentration in soils and other surficial materials of the conterminous United States // U. S. Geol. Surv. Prof. Pap. 1984.-P. 1270.

162. Tenbel J., Wolf K. Distribution of nutrient and trace elements in annual rings of pine trees (Pinus silvestris) as an indicator of environmental changes // Experimenta, 1988, V. 44, № 11-12. P. 975- 980.

163. Zayed J., Loranger S., Kennedy G. Variation of trace element concentrations in red spruce tree rings// Water air and soil pollution. 1992. V. 65. №3-4.-P. 281-291.

Информация о работе

Шешукова, Анастасия Анатольевна
кандидата сельскохозяйственных наук
Санкт-Петербург, 2006
ВАК 03.00.27

Диссертация

Особенности распределения химических элементов в почвах острова Валаам - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему Особенности распределения химических элементов в почвах острова Валаам ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Особенности распределения химических элементов в почвах острова Валаам"

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Шешукова, Анастасия Анатольевна

Введение Диссертация по биологии, на тему "Особенности распределения химических элементов в почвах острова Валаам"

Заключение Диссертация по теме "Почвоведение", Шешукова, Анастасия Анатольевна

Библиография Диссертация по биологии, кандидата сельскохозяйственных наук, Шешукова, Анастасия Анатольевна, Санкт-Петербург

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Особенности распределения химических элементов в почвах острова Валаам
ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение