Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Оценка барьерно-геохимических функций почв лесопарков Петрозаводска и Москвы

ВАК РФ 03.02.13, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Оценка барьерно-геохимических функций почв лесопарков Петрозаводска и Москвы"

005001937

Кузнецов Петр Викторович

ОЦЕНКА БАРЬЕРНО-ГЕОХИМИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ ПОЧВ ЛЕСОПАРКОВ ПЕТРОЗАВОДСКА И МОСКВЫ

Специальность 03.02.13 - почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук

2 4 НОЯ 2011

Москва 2011

005001937

Работа выполнена на кафедре экологии Российского государственного аграрного университета - МСХА имени К.А. Тимирязева.

доктор биологических наук, профессор Яшин Иван Михайлович

доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Савич Виталий Игоревич

кандидат биологических наук, доцент Бушуев Николай Николаевич

Почвенный институт имени В.В. Докучаева, РАСХН

Защита состоится «$> декабря 2011 г. в «14» часов «30» мин. на заседании диссертационного совета Д 220.043.02 при Российском государственном аграрном университете - МСХА имени К.А. Тимирязева. Адрес: 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 49, Ученый совет РГАУ - МСХА имени К. А. Тимирязева.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева.

Автореферат разослан <Jh ноября 2011 года, размещен на сайте университета www.timacad.ru и направлен по адресу в ВАК référât vak@mon.gov.ru.

Ученый секретарь диссертационного совета, доцент

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

щ

C.JI. Игнатьева

Общая характеристика работы

Актуальность. В современный период антропогенные нагрузки на лесопарки заметно усилились, а мобильные формы экотоксикантов активно включатся в биогенный и абиотический потоки миграции (Фокин и др., 1986, 1989; Федорец и др., 2009). При этом существенно нарушаются безопасность, качество жизни биоты и человеческой популяции. В известной мере такая ситуация связана с вырубками и ветровалами. Они способствуют динамике свойств почв, изменению их водного режима и трансформации почвенно-геохимических барьеров миграции. В последние годы эти процессы активизируются на вырубках в лесопарках крупных городов, например, Петрозаводска и Москвы (Яшин и др., 2006, 2011; Савич и др., 2008). Изучение указанных процессов неразрывно связано с разработкой концепции об экологических функциях почв (Добровольский и др., 1993, 1996, 2006) и становлении таких научных направлений, как экология почв (Карпачевский, 2002,2009) и экогеохимия ландшафтов (Яшин, Карпачевский, 2010).

Напомним, учение о почвенно-геохимических барьерах было разработано А.И. Перельманом (1961, 1975) на основании идей Б.Б. Полынова (1956). В дальнейшем оно было усовершенствовано В.А. Алексеенко (2000). Вместе с тем изучение локальной трансформации почвенных барьеров миграции в лесопарковых фациях (на вырубках, вывалах деревьев, в микропонижениях рельефа) проводится недостаточно.

В этой связи необходимы, с одной стороны, мониторинг состояния почвенно-геохимических барьеров миграции почв, а с другой - прогноз развития экологической ситуации в лесопарках при антропогенных нагрузках.

Цель и задачи исследований. Основная цель работы заключалась в исследовании состояния и трансформации почвенно-геохимических барьеров лесопарковых почв Петрозаводска и Москвы. Для достижения этой цели были поставлены и выполнены следующие задачи исследований:

1. Изучение динамики морфологических свойств подзолов на вырубках;

2. Изучение динамики химических свойств подзолов на вырубках;

3. Определение масштаба абиогенной миграции водорастворимых органических веществ (ВОВ), как одной из движущих сил перераспределения химических элементов в профилях подзолов на вырубках лесопарковых фаций;

4. Изучение форм и масштаба водной миграции ряда элементов (1л, К, Са, Бг, Мп, Ие, N1, Си, Ъп, Сс1, РЬ) и их аккумуляции на почвенно-геохимических барьерах,

5. Сравнительная оценка динамики трансформации почвенно-геохимических барьеров в почвенной катене и прогноз развития экологической ситуации в лесопарках Петрозаводска и Москвы.

Научная новизна. В антропогенно трансформируемых фациях лесопарков г. Петрозаводска и Лесной опытной дачи (ЛОД, РГАУ-МСХА, г. Москва) - на вырубках - установлены особенности трансформации сорбционных барьеров миграции - иллювиального (Вг горизонта), глеевого и органогенного.

С помощью современных методов физико-химического анализа изучены химические свойства барьеров миграции и выявлено перераспределение оксидов 81, А1, Ре в профилях почв вырубок в сравнении с условно фоновыми на стационарной площадке «Петрозаводская».

Впервые охарактеризованы масштаб миграции, коэффициенты мобилизации кмоб и водной миграции кмиг, а также градиент барьера миграции (1л, К, М§, Са, 8г, Мп, Бе, №, Си, Хп, Сс1, РЬ), которые свидетельствуют об усилении процесса трансформации веществ в подзолах на вырубках, формировании коллоидных и органо-минеральных форм мобильных химических элементов, способных к латеральной и внутрипрофильной миграции в пределах почвенной катены. Отмечено, что оксид алюминия в колонках нельзя использовать для оценки миграции ионов ТМ: ионы Ыа+ мешают их аналитическому определению.

Установлено, основная масса микроэлементов и ТМ в подзолах на вырубках сосредотачивается в моховом очесе (горизонт А0, 0 - 2 см). Здесь накапливаются (в мг/кг): Си (48), 2п (88), СУ (0,43), (0,322), РЬ (135). Такая аккумуляция отражает антропогенное поступление химических элементов в почвы и ландшафты Петрозаводска с пылью и аэрозолями. Легко летучая Щ обнаружена также в оторфованных подстилках болотно-подзолистых почв заповедника «Кивач»; ее источником может быть деятельность целлюлозно-бумажного комбината г. Кондопоги. В качестве фонового стационара также некорректно использовать фации на острове «Кижи» в Онежском озере, дерновые почвы которого развиты на шунгитах (высокоуглеродистых сланцах) и обогащены ТМ.

Изучены формы и масштаб миграции 1л, К, М§, Са, Бг, Мп, Бе, №, Си, Ъп, Сё, РЬ в трансформированных подзолах на вырубках при сезонной активизации процесса оглеения по всему профилю. При этом подзолы на вырубках в ландшафтах средней тайги постепенно приобретают свойства болотно-подзолистых почв, а не лугово-дерновых, что весьма актуально при организации агрохимических и мелиоративных работ на освободившихся от леса территориях.

Практическая значимость. Полученные результаты исследований можно применять при проведении почвенно-геохимической оценки лесопарковых ландшафтов и почв, развитых на двучленных породах, а также при лесовозобновительной и хозяйственной деятельности: закладке питомников, создании кормовых угодий, осуществлении мелиоративных и рекреационных работ после сведения лесных массивов и т.д.

Авторские результаты изысканий имеют и теоретическое значение: они углубляют традиционные представления о трансформации профилей почв подзолистого типа на вырубках, выявлении важной роли в этих процессах оглеения, водной миграции с участием компонентов ВОВ кислотной природы. Уточняют направленность трансформации сорбционных почвенно-геохимических барьеров на вырубках (и в западинах) в лесопарках подзон южной и средней тайги. Раскрывают своеобразную и активную роль компонентов ВОВ кислотной природы в мобилизации и водной миграции как типоморфных элементов - продуктов почвообразования, так и ионов тяжелых металлов (антропогенных соединений) в почвах тайги, развитых на двучленных бескарбонатных почвообразующих породах. Устанавливают сукцесии растительных сообществ: в среднетаежной подзоне на вырубках формируются олиготрофные, а не луговые сообщества растений: при этом подзолы приобретают свойства болотно-подзолистых почв с интенсивным оглеением и очень сильным уплотнением профилей. В подзоне южной тайги на вырубках формируются травянистые сообщества и вторичные леса, а на вырубках также происходит трансформация почвенных барьеров.

Полученные автором сведения используются при преподавании учебной дисциплины «Экогеохимия ландшафтов» в РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на III Международной конференции по лесному почвоведению «Продуктивность и устойчивость лесных почв» 7-11.09. 2009 г. в г. Петрозаводске (Ин-т Леса КарНЦ РАН), на конференции «География продуктивности и биогеохимического круговорота наземных ландшафтов: к 100-летию профессора Н.И. Базилевич» 19-22. 04. 2010 г. в г. Пущино в ИБиФХП, на III Международной конференции «Геоэкологические проблемы современности» 23-25. 09. 2010 г. в г. Владимир (ВГГУ), а также на заседаниях кафедры экологии РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева в 2008-2010 гг.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, и библиографии. Изложена на 152 страницах, содержит 28 таблиц, 29 рисунков и фотографий.

Фактические материалы данной работы были получены в период с 2008 по 2010 г.г. Личный вклад автора в работу составляет 80 % общего объема.

Благодарности. Автор глубоко благодарен своему учителю - профессору И.М. Яшину за оказанную методическую помощь и конструктивные советы при выполнении диссертационной работы; профессорам кафедры экологии РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева Васеневу И.И., Черникову В.А., доценту Раскатову В.А. и другим сотрудникам; академику РАСХН В.И. Кирюшину -заведующему кафедрой почвоведения; заведующей лаборатории «Проблем геохимического картирования и мониторинга» Учреждения Российской Академии Наук Института геохимии имени А.П. Виноградова Сибирского отделения РАН д.г.-м.н. Гребенщиковой В.И. - за целевую поддержку полевых и лабораторных исследований.

Студенты-дипломники кафедры экологии Наумова Елена, Ковалева Илона, Заблудин Герман и Лямин Иван участвовали в проведении полевых почвенных изысканий, установке сорбционных лизиметров (2008). Им автор также благодарен.

Выносимые на защиту положения:

1. Установлена динамика морфологических свойств сорбционных почвенно-геохимических барьеров: диффузионная трансформация иллювиального горизонта, увеличение мощности элювиального горизонта. В трансформирующихся подзолах образуются миграционные тяжи, по которым происходит масштабный вероятный сброс мобильных продуктов почвообразования.

2. Трансформация сорбционных почвенно-геохимических барьеров миграции в подзолах на вырубках сопровождается нарушением элювиально-иллювиального распределения 8Ю2, А1203 и Ре20з со сдвигом максимумов в глубь профиля.

3. Биогеохимические барьеры испытывают значительную антропогенную нагрузку, о чем свидетельствуют высокая аккумуляция тяжелых металлов из атмосферных выпадений, а также коэффициенты биогенной миграции к6м Си, гп, Сс1, РЬ и увеличение подвижности химических элементов.

4. Наибольшей миграционной способностью в подзолах лесопарков Петрозаводска характеризуются Сорг ВОВ и металлы: К, М§, Са, Мп, Ре и 2п, а низкой - РЬ. Основная масса металлов мигрирует в профиле почв западин в виде катионов, и положительно заряженных комплексных соединений.

Глава 1. Обзор литературы. Почвенио-геохимические барьеры миграции: функции и экологическое значение

Рассматриваются экологические особенности состояния лесопарков (Наумов, 2009; Федорец и др., 2008), классификация и систематика почвенно-геохимических барьеров миграции (Перельман, 1961; Аристовская, 1980; Глазовская, 1981, 1988; Яшин, 2000; Касимов и др., 1992; Алексеенко, 2000; Богданова и др., 2008). Анализируются экологические функции почв, состояние и функционирование почвенно-геохимических барьеров миграции и химическое загрязнение почвенного покрова тайги (Добровольский и др., 1993, 1996, 2006; Мосина, 2000; Глазовская, 1988; Марченко 1958; Федорец, 2003; Морозова 2004; Яшин и др., 2009, 20] 0).

Обобщаются сведения о почвах ЛОД и Карелии, развитых на двучленных отложениях (Апарин и др., 1975; Федорец и др., 2005, 2008; Наумов, 2009; Поляков, 2006), об основных факторах и процессах, обусловливающих миграцию химических элементов в профилях почв таежных экосистем (Перельман, 1961; Алексеенко, 2000; Яшин 1983-2010; Аристовская, 1980; Шеин, 2005; Ливеровский и др. 1987).

Систематизируются сведения о функциях компонентов ВОВ в таежных экосистемах (Тюрюканов и др., 1976; Яшин, 1993; Кауричев и др., 1996; Мухин, 2006). Охарактеризована направленность трансформации растительных остатков и участие ВОВ в процессах гумификации.

Констатируется: процессы трансформации почвенно-геохимических барьеров в лесопарковых ландшафтах Петрозаводска и Москвы под влиянием вырубок и переувлажнения почв изучены неполно. Недостаточно сведений о прогнозе развития экологической ситуации при проведении вырубок и химическом загрязнении.

Глава 2. Объекты и методы исследований

Объекты. Стационарная площадка «Петрозаводская» расположена в пригороде Петрозаводска, на коренном берегу Онежского озера, в лесопарковом массиве. Здесь локально отмечены бытовой мусор, остатки кострищ, поваленные деревья и крупные муравейники. Урочища ключевого участка представлены различными фациями ельников - мертвопокровного, черничного, сфагнового, разнотравного, а почвы - подзолами иллювиально-железистыми песчаными на двучленных отложениях, приуроченными к автономным ландшафтам, и подзолами контактно-глееватыми песчаными на двучленных отложениях, залегающими на склонах и по «подошвам» склонов.

Почвообразующие породы - типичные сильно завалуненные двучленные бескарбонатные отложения.

Стационарная площадка «Лесная опытная дача» расположена в лесопарке РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, г. Москва, и приурочена к макроводоразделу рек Москвы и Яузы. Почвообразующие породы: бескарбонатная сильнокаменистая морена, реже покровные суглинки и двучленные отложения. Мезорельеф ЛОД выражен в виде сглаженных холмов и древних ложбин стока.

Несмотря на большую площадь лесного массива (232,6 га) и относительное удаление стационарной площадки от автодорог, здесь заметно воздействие на растительность и почвы автотранспорта и промышленных объектов. На территории ЛОД отсутствует бытовой мусор, очень мало кострищ, почти нет муравейников. В сравнении с лесопарком Петрозаводска, урочища ЛОД имеют более благоприятный эстетический вид. Почвы представлены дерново-подзолами контактно-глееватыми сезонно-гумусированными супесчаными на двучленных отложениях (название дано по Яшину и др., 2010) и дерново-подзолистыми почвами разной степени оглеения.

Изучаемые объекты отличаются растительным покровом и биоклиматическими ресурсами, что обусловливает формирование различных групп в составе ВОВ при трансформации опада и лесных подстилок. Поэтому в почвах стационара ЛОД ВОВ имеют преимущественно фульватный состав, а в почвах Петрозаводского стационара среди ВОВ преобладают индивидуальные органические соединения (Яшин и др. 2006, 2010).

Методы исследований. Для изучения масштаба миграции ВОВ с кислотными свойствами и тяжелых металлов, а также оценки их влияния на почвенно-геохимические барьеры был использован метод сорбционных лизиметров (МСЛ). Сорбционные лизиметры в почве лесопарка Петрозаводска закладывались в разрезе Кар-2 - в западине с июля 2008 г. по сентябрь 2009 г. (14 месяцев). В лаборатории проводили десорбцию химических элементов из сорбентов в статике: из катионита - 1 н. раствором H2SO4, а из оксида алюминия - сначала 1 н. раствором NaOH, водой, а затем 1н. раствором H2SO4. В почвах ЛОД лизиметры с приемниками вод располагали под кронами модельных деревьев, или в «окнах» между ними. Использовали низкозольный активированный уголь, основной оксид алюминия для хроматографии, ионообменные синтетические смолы (катионит КУ-2 в Н+ форме и аниониты: полифункциональный ЭДЭ-10п и АВ-17 в ОН" форме). Сорбированные активированным углем ВОВ, в лаборатории фракционировали по аналитической схеме Forsyth (1947) в модификации Яшина (1993). На стационарах были отобраны образцы почв, мхов,

лишайников, хвоя и веточки ели последнего года прироста для оценки биогенного накопления древесной растительностью ионов ТМ.

При определении подвижности химических элементов и оценки коэффициента их мобилизации в почвенный раствор из твердой фазы почв разрезов Кар-1, Кар-2 применяли ацетатно-аммонийные вытяжки (рН=4,8) по методике А.В. Кузнецова с соавт. (1990). Содержание органического углерода в почвах определяли по методу Тюрина, рН - потенциометрически. Валовой химический состав почв определяли с помощью рентгено-флуоресцентного анализа, валовое содержание тяжелых металлов - методом атомного абсорбционного и атомного эмиссионного анализов; щелочные и щелочноземельные металлы - методом атомно-эмиссионной пламенной фотометрии по разработанным методикам определения в Институте геохимии имени А.П. Виноградова СО РАН (г. Иркутск). Содержание элементов в вытяжках определялось атомно-абсорбционным методом. Погрешность указанных методов не превышала 15 %, в редких случаях 30 % (Орлов и др., 1986, Зарубина и др. 2008, Финкельштейн и др., 1984, Чупарина и др., 20062008). Сорг ВОВ определяли и в элюентах - до десорбции; рН в солевой вытяжке - потенциометрически, гидролитическую кислотность (Нг) с CH3COONa, поглощенные ионы кальция и магния - методом атомно-эмиссионной пламенной фотометрии; сокращенный гранулометрический состав - методом Качинского. Фракционный состав гумуса - по методу Пономаревой-Плотниковой (1980).

Глава 3. Морфологические и химические свойства барьеров миграции в почвах лесопарковых ландшафтов Петрозаводска и ЛОД Москвы

На основании детальной почвенной съемки ключевого участка была выбрана и заложена почвенно-экологическая катена. Затем в почвах катены были исследованы состояние генетических горизонтов почв и их трансформация на морфологическом уровне (рис. 1). Отметим, что подобные изыскания в литературе отмечены как редкие. На основании полевых исследований установлено, что на давних вывалах хвойных деревьев происходят сукцессии наземных растительных сообществ. Наблюдается доминирование олиготрофной растительности по западинам и формирование мощных оторфованных лесных подстилок - органогенных сорбционных барьеров. Во влажные периоды года здесь отмечено длительное переувлажнение верхних горизонтов почв, связанное с нарушением гидрологического режима почвы из-за резкого снижения эвапотранспирации.

Установлено, что в разрезе Кар-1 (автономный ландшафт) иллювиально-железистый горизонт не нарушен, четко выражен в профиле. Причем,

контактно-глееватый горизонт здесь имеет голубоватую окраску, обусловленную, очевидно, аккумуляцией вивианита. Во всех подзолах на двучленах наблюдалась очень сильная цементация контактно-глееватого горизонта в засушливый летний период. В профиле трансформированного подзола отмечено усиление элювиально-глеевого процесса: обилие Бе-Мп примазок, мелких конкреций, диффузионных тяжей голубоватого цвета с размытой бахромой из Ре(ОН)3. В подзолах ЛОД подобные «тяжи» имеют темно-серый цвет, что связано, очевидно, с явлением лессиважа и составом ВОВ. Особенности морфологии подзолов, развитых на двучленах, на вырубках свидетельствуют об активизации процессов трансформации почвенных горизонтов в 2008-2009 гг. в сравнении с началом почвенно-геохимического мониторинга 2002 года, проводимого И.М. Яшиным с соавт. по гранту РФФИ (2002-2004). Установлено, что значения величины рНКа в почвах ЛОД динамичны для верхних генетических горизонтов во времени. В период вегетации растительности, например, эти значения, находились в пределах 3,0—4,4 (Яшин, Кузнецов и др., 2010).

Кар-1 Кар-2 Кар-3

Рис. 1. Динамика морфологических свойств почв в катене стационара «Петрозаводский» (Яшин, Кузнецов и др., 2011).

Наиболее высокие показатели кислотности обнаружены в комплексных барьерах (гор. Аь Е^). Высокая степень кислотности, вероятно, связана с присутствием значительных масс ВОВ кислотной природы, ионно-обменных соединений алюминия, а также сильных минеральных кислот, поступающих с аэрозолями в виде «кислотных дождей». Полученные автором данные согласуются с литературными сведениями (Мосина, 2003). Полевые наблюдения показали, что в почвах ЛОД слабее выражен биогенный барьер миграции в сравнении с аналогами подзоны средней тайги лесопарка

Петрозаводска, поскольку отсутствуют моховой очес и торфяный горизонт на вырубках, а травянистый покров на ЛОД довольно изреженный.

Данные о валовом химическом составе дерново-подзолов ЛОД свидетельствуют, что иллювиально-железистый гор. Вг уже трансформирован. По химическим свойствам профиль этой почвы почти аналогичен профилю подзола контактно-глееватого (разрез Кар-3), расположенного в нижней трети склона. При этом максимум содержания 8Ю2 приходится на контактно-глееватый горизонт, а Ре20з и АЬОз - на новый - прототип иллювиально-железистого. Для всех изученных подзолов отмечено накопление на сорбционном органогенном барьере фосфора и серы.

Почвы лесопарков пригорода Петрозаводска характеризуются также сильнокислой реакцией среды (табл. 1): значения рНКа составляют от 3,0 до 4,3. Наиболее низкие значения рН характерны для нижних торфяно-перегнойных слоев лесных подстилок и элювиальных горизонтов, прокрашенных «потечным гумусом». Эти факты были отмечены в литературных источниках (Федорец и др., 2003, 2009; Морозова и др., 2004). Изучаемые подзолы слабо гумусированы, отличаются низкой величиной суммы поглощенных оснований. Отношение величин Сгк/Сфк варьирует в пределах 0,2-0,7, что указывает на заторможенность процессов гумификации -образования высокомолекулярных гуминоподобных веществ (Яшин, Кузнецов и др., 2011). Рассматриваемые почвы представляют собой комплексные почвенно-геохимические барьеры миграции. В горизонте А0Т, например, реализуются одновременно сорбционный (органогенный) и биогеохимический барьеры: здесь отмечена максимальная аккумуляция ТМ; горизонт В( является сорбционным, в разной степени трансформированным барьером миграции.

Результаты оценки валового химического состава подзолов лесопарка Петрозаводска показывают, что на вырубке происходит трансформация почвенно-геохимических барьеров миграции и на химическом уровне. Отмечено перераспределение в профилях почв оксидов кремния, алюминия и железа. Подзол иллювиально-железистый песчаный под ельником мертвопокровным (разрез Кар-1) рассматривается как условно фоновый - не трансформированный и характеризуется типичным для подзолистых почв элювиально-иллювиальным распределением 8Ю2, АЬ03 и Ре20з. В подзоле контактно-глееватом, в западине (разрез Кар-2), и Кар-3 в нижней трети склона наблюдается нарушение этого распределения. Оно заключается в сдвиге максимумов содержаний вышеуказанных оксидов. Так, максимум содержания БЮг наблюдается в трансформированном иллювиально-железистом горизонте, а максимумы АЬОз и Ре203 четко не выражены; их содержания равномерно возрастают в глубь профиля. В случае разреза Кар-3

уместно говорить о трансформации одного сорбционного барьера миграции (иллювиально-железистый горизонт), формировании на его месте белесого подзолистого горизонта.

Подзолы лесопарков Петрозаводска бедны микроэлементами. Основная их масса и ТМ сосредоточена в моховом очесе (горизонт Ао, 0 - 2 см). Здесь накапливаются (в мг/кг): Си (48), 2п (88), СУ (0,43), Щ (0,322), РЬ (135). Такая аккумуляция отражает антропогенное поступление химических элементов в почвы и ландшафты Петрозаводска с пылью и аэрозолями. А для такого легко летучего элемента как отмечается накопление в районах, удаленных от влияния промышленных объектов, например, в оторфованных подстилках почв заповедника «Кивач» (Яшин, Кузнецов и др., 2011).

Таблица 1

Физико-химические свойства подзолов развитых на двучленах в

лесопарковой зоне пригорода Петрозаводска (Яшин, Кузнецов и др., 2011)

Горизонт Глуби иа, см рНш Сорг, % Нг Б Размер фракций, мм, % Сгк/СФК

мг-экв/100 г <0,001 <0,01

Разрез Кар-1

А0Т 0-6 3,2 - 39,3 15,3 - - -

ЕЬ 9-14 3,6 0,5 4,2 5,4 0,6 3,4 0,3

ВЙ1 20-30 3,3 0,7 5,3 2,3 1,3 5,3 0,5

ЕГ§ 41-46 4,1 0,4 4,1 4,7 4,9 29,7 0,3

Е1'в/Вё 53-59 3,9 0,3 3,5 4,9 | 7,3 34,9 0,2

Разрез Кар-2

А0Т 3-10 3,0 - 47,4 19,7 - - -

Е118 10-20 3,3 0,9 8.8 6,9 1,4 5,7 0,4

ВАг 35-39 3,4 1,3 9,3 7,3 2,3 10,4 0,7

ЕГё1г 39-49 3,8 0,8 5,7 8,4 13,7 34,2 0,4

ЕГЙГ/В2В 50-60 4,1 0,7 4,2 5,8 19,8 38,3 0,3

Разрез Кар-3

V 2-9 3,4 - 44,1 16,4 - - -

ЕЬ 10-20 3,7 0,6 6,4 5,3 1,9 9,5 0,3

ЕЕ 30-40 3,9 1,1 4,7 6,8 2,2 14,8 0,3

Вйг 44-54 4,1 1,4 7,9 5,5 4,8 15,6 0,4

ЕГёгг 57-67 4,3 0,4 5,6 8,4 21,5 39,4 0.2

Наблюдается равномерное распределение в профилях подзолов РЬ (при аккумуляции на органогенном барьере) и Бг, что указывает на их слабое вовлечение в процессы водной миграции при трансформации горизонтов

подзолов. Ионы тяжелых металлов также вовлекаются в процессы биогеохимического круговорота, о чем свидетельствуют рассчитанные коэффициенты биогенного поглощения кбн, которые составили для Си - 9, Сс1 - 11,9, РЬ - 14,7, 2п - 14. При этом могут загрязняться грибы и ягоды, используемые местным населением в пищу. В почвах нижней трети склона Петрозаводской катены обнаружено накопление ртути в контактно-глееватом горизонте, что указывает на ее латеральный тип миграции, в том числе и с ВОВ. Это согласуется с исследованиями геохимиков (Варшал и др., 1978).

Для оценки генетической взаимосвязи химических элементов в почвах лесопарка Петрозаводска был проведен корреляционный анализ. На основе коэффициентов корреляции были выделены три группы металлов, тяготеющих друг к другу при трансформации и водной миграции (табл. 2). В первую группу вошел Бг, имеющий тесную корреляционную связь с большинством породообразующих оксидов из-за присутствия в кристаллических решетках силикатов.

Таблица 2

Группы элементов по характеру корреляционных связей тяжелых металлов с породообразующими оксидами и органическим веществом почвы для подзолов лесопарка г. Петрозаводска

Группа элементов Химические элементы Характер корреляционных связей Варьирование коэффициентов корреляции

1 8г Положительная корреляция с БЮз, АЬСЬ, СаО, Ыа20, К20 0,71-0,95

2 Мп, Со, N1 Положительная корреляция с А1203, Ре203, М§0 0,78-0,97

3 Сй, РЬ, Положительная корреляция с Сор г. и Р205 0,92 - 0,98

Вторая группа металлов представлена элементами, находящимися в корреляционной зависимости с оксидами алюминия и железа: это Мп, Со и №. С марганцем слабо коррелирует Ъп. Третью группу элементов составляют Сс1, РЬ и отмечена их корреляция с органическим веществом почвы и с анионами фосфорной кислоты. Это весьма характерный факт: сорбция химических элементов почвенным гумусом (прежде всего гуминоподобными веществами) переводит элементы в недоступные для биоты и малоподвижные формы. Связь же элементов с компонентами ВОВ, в условиях тайги, стимулирует как их мобилизацию из твердой фазы в раствор, так и

дальнейшую миграцию в составе органо-минеральных соединений в почвах и ландшафтах, что отмечалось ранее (Фокин, 1975, 1986; Варшал и др., 1978). В этих процессах важная роль принадлежит фульвокислотам (Карпухин, 1986).

Глава 4. Количественная оценка параметров водной миграции химических элементов и функционирование почвенно-геохимических барьеров в лесопарках Петрозаводска и Москвы

Оценка параметров водной миграции веществ в почвах - важный этап изучения их функций, в частности, при антропогенных нагрузках. По литературным данным (Яшин и др., 2009) известно, что вынос углерода ВОВ в лесопарке пригорода Петрозаводска возрастает от автономных ландшафтов к транс-элювиальным от 8,9 до 30,9 г/м2 • год"1 и усиливается на вырубках и в западинах при процессах оглеения. Сравнительный анализ масштаба водной миграции ВОВ показал (табл. 3), что за период с 2008 по 2009 г.г. вынос Сорг в трансформированном подзоле контактно-глееватом на вырубке в лесопарке Петрозаводска несколько ниже, чем за период 2002-2003 г.г. (Яшин с соавт., 2009,2011).

Таблица 3

Масштаб миграции Сорг ВОВ в подзоле контактно-глееватом

трансформированном на вырубке лесопарка Петрозаводска, г/м1 ■ год'1

Ландшафт Почва Почвенные горизонты Масштаб миграции Сорг ВОВ

2002-2003 г.г. (И.М. Яшин, 2009) 2008-2009

Западинка в средней части склона, вырубка Подзол контактно- глееватый песчаный на двучленных отложениях Нисходящая из А„т 19,7 12,6

Нисходящая из 13,6 3,3

Нисходящая из В «те 4,4 Не опр.

Восходящая из Е^ на ВПг Не опр. 6,5

В лизиметрических опытах на ЛОД отмечена миграционная активность водо- и кислоторастворимых форм ионов тяжелых металлов в верхнем горизонте (0-12 см) почвенных профилей. По-видимому, это связано с сорбцией пыли и сажи снежным покровом. Отмечалось, что содержание, например, водорастворимых форм свинца (ионов РЬ2+) в снежном покрове ЛОД достигало 0,14±0,01 мг/л, кислоторастворимого — 0,26±0,03 мг/л. В

верховодке сумма ТМ составила 0,34±0,01 мг/л, а кислоторастворимых ионов — 0,52 мг/л (Савич и др., 1998, 2008). Установлено, что нисходящий вынос из горизонта А0А) положительно заряженных ионов ТМ (по их сорбции катионитом КУ-2 в Н+ форме) составил (мг/м2-год"'):. РЬ2+ - 13,1; Сс12+ — 3,3; а для — 315,7. Масштаб миграции органоминеральных форм ТМ - по сорбции на активированном угле - был следующим (средние величины мг/м2-год"'): для РЬ — 21,3; С<1 — 1,8 и Ъп — 62,3. Суммарный средний вынос ионов ТМ в исследуемых подзолах составил (мг/м2-год"'): для РЬ — 34,4; для Сс1 — 5,1; для Ъи — 378,0. Констатируется: свинец мигрирует главным образом в форме свинецорганических соединений (61,9% от массы мигранта). Кадмий и цинк выщелачиваются преимущественно в форме положительно заряженных катионов, которые поглощались катионитом КУ-2 в Н форме в сорбционных лизиметрах. Данный факт не согласуется с литературными сведениями: в условиях избытка компонентов ВОВ в почвенных растворах подзолов ионы металлов мигрируют в основном в форме устойчивых комплексных соединений с нулевым или отрицательным знаками заряда (Кауричев, 1964; Яшин, 1993, 2010). При этом основная масса органического углерода ВОВ сорбируется в колонках оксидом алюминия.

В наибольших количествах из почвенных горизонтов подзола западины выщелачиваются органический углерод (в форме ВОВ) и металлы - калий, магний, кальций, марганец, железо и цинк (табл. 4). Для большинства ионов металлов масштаб миграции в подзолистом горизонте практически не снижается, что говорит об их почти транзитной миграции. Незначительная сорбция отмечена здесь для ВОВ, образующих сезонные «гумусовые занавески», которые иногда почвоведы принимают за настоящий дерновый горизонт (Таргульян, 1978; Карпачевский, 1981).

Отмечено также, что оксид алюминия (в №+-форме) нельзя использовать для изучения водной миграции ионов ТМ: ионы натрия мешают аналитическому определению целого ряда химических элементов в элюатах после десорбции из этого сорбента методом атомно-абсорбционной спектрометрии. В то же время (А1203)хАЮ2Ма+ весьма эффективен при исследовании миграции в почвах соединений железа и оценки общего масштаба миграции ВОВ, как ранее было показано И.С. Кауричевым (1964).

Наряду с нисходящей миграцией, была изучена и восходящая миграция веществ из контактно-глееватого горизонта в подзолах лесопарка Петрозаводска (табл. 4). Оказалось, что она имеет почти тот же порядок величин, что и нисходящий поток из горизонтов и А0Т. Соотношение процессов восходящей и нисходящей водной миграции свидетельствует о двустороннем воздействии мигрантов на иллювиально-железистый горизонт.

При восходящих потоках мигрантов реализуются физико-химические процессы с участием ВОВ и анаэробных микроорганизмов в контактно-глееватом горизонте. Во втором случае причиной активной мобилизации элементов и их миграции служит влияние ВОВ с кислотными свойствами, как отражение биогеохимической миграции. В результате восходящих токов происходит частичное восполнение потерь химических элементов в подзолистых почвах. В случае нисходящей водной миграции ТМ наиболее вероятным источником служит их техногенное поступление с атмосферными осадками и вовлечение в водную миграцию. На это указывают высокие коэффициенты мобилизации. В случае восходящей миграции источником ионов ТМ служат, вероятнее всего, почвообразующие и подстилающие породы (Водяницкий, 2006).

Таблица 4

Водная миграция химических элементов (мг/м2 х год'1) в горизонтах подзола контактно-глееватого песчаного на двучленных отложениях под

ельником-черничником сфагновым (западина)

Химическ ий элемент Масштабы миграции в почвенных горизонтах и стандартное отклонение Бх

Из Аот в Е!^ вх Из в Вйг Эх Восходящая: из Е^ в Вйг Бх

и 2,2 0,5 1,9 0,2 2,5 0.2

К 2869 52 2072 65 2597 467

м§ 599 115 613 102 1463 404

Са 963 55 845 160 1468 564

Эг 9,3 2,7 7,6 1,9 13,4 5.5

Мп 29 5 19 7 91 Н 46

Ре 450 104 361 79 487 119

№ 10,1 2,9 9,9 2,0 10.0 1,8

Си 6,3 1,7 3,9 0,7 5,7 2,2

33 5 34 10 42 14

са 0,023 0,006 0,02 0,01 0,06 0.028

РЬ 0,24 0,04 0,3 0,03 0,36 0,07

Сорг. ВОВ 12649 8907 3272 724 6541 790

В подзолах катены Петрозаводска наибольшей способностью к мобилизации обладают двухвалентные катионы - Са2+, Мв2+, Ъп'\ РЬ2\ Доля их подвижных форм от валовых (разрез Кар-2, Ао1) составила соответственно в относительных (%): 41,7, 20,7, 46, 45,7. Для условно фонового разреза (Кар-

1) доля подвижных форм была на порядок ниже. Высокая подвижность ионов металлов обусловлена особенностями химического состава техногенных продуктов, поступающих в лесопарковые ландшафты, из которых ТМ мобилизуются в раствор при взаимодействии с молекулами ВОВ кислотной природы при оглеении подзолов на вырубках. Таким образом, в результате нарушения гидрологического режима почв наблюдается активная мобилизация химических элементов в почвенный раствор при непосредственном участии ВОВ. Происходит также трансформация самих сорбционных почвенно-геохимических барьеров миграции. Накопленные на барьерах химические элементы переходят в доступные и миграционно способные формы, загрязняя растительность, грунтовые и поверхностные воды.

Сравнение масштабов миграции углерода ВОВ и ионов тяжелых металлов в почвах ЛОД и пригорода Петрозаводска показывает более низкий вынос мигрантов в подзолах средней тайги. Причем масштаб выноса ионов ТМ отличается на порядок, что связано с наличием мощного сорбционного барьера миграции в почвах пригорода Петрозаводска - лесной оторфованной подстилки. Это также обусловлено большим участием фульвокислот в подзолах ЛОД, тогда как в аналогах катены Петрозаводска мобилизуются и мигрируют преимущественно индивидуальные органические вещества -органические кислоты, полифенолы и др., а доля ФК небольшая, особенно в подзолах западин, где активно оглеение всего профиля и образуются недоокисленные органические вещества в составе ВОВ.

Установлено, что наибольшей миграционной способностью в лесопарковых ландшафтах Петрозаводска отличаются Mn (кмш- = 18,5) и Zn (кмиг = 12,7), а наименьшей - РЬ (кмиг = 0,81). Сравнение рассчитанных кмш с литературными данными (В.В. Добровольский, 1993) показывает, что в ландшафтах южной части Карелии высокую миграционную активность имеют Mn, Fe, и Zn, В подзолах западин лесопарка Петрозаводска, на вырубках, коэффициент миграции Мп оказался выше на два порядка, a Fe и Zn - на порядок в сравнении ненарушенными экосистемами тайги. Активное участие низкомолекулярных ВОВ в процессах водной абиогенной миграции подтверждается данными о коэффициенте ВОДНОЙ МИГрЕЦИИ С-орг. ВОВ для таежных ландшафтов, который варьирует от 9,6 до 11,5 (Яшин и др., 2009).

Выполнена также оценка миграционной способности элементов непосредственно в профиле почв на основании данных о химическом составе лизиметричеких вод. Коэффициенты миграции кмиг для подзолов ЛОД рассчитанные по А.И.Перельману (1961) для ионных форм Fe и Cd оказались следующими: у первого мигранта кмиг равен 67,2, а у второго - 2830 (Яшин,

Кузнецов и др., 2010). Высокие коэффициенты миграции могут быть связаны, прежде всего, с сорбционными свойствами барьеров миграции и кларками элементов.

На основании фактических данных выполнена оценка почвенно-геохимических барьеров миграции. Показано, что в подзоле контактно-глееватом, приуроченном к вырубке лесопарка Петрозаводска, в элювиальном горизонте происходит сорбция некоторой массы углерода ВОВ, а вместе с ними и органоминеральных соединений калия, кальция и железа. Отмечается тенденция выноса некоторых двухвалентных катионов: цинка, кадмия, свинца и магния. Градиент барьера миграции для них здесь имеет отрицательное значение: этот барьер функционирует как загрязнитель (табл. 5).

Таблица 5

Градиент барьера миграции, рассчитанный для горизонта Е^ (подзол контактно-глееватый, середина склона, вырубка, лесопарк Петрозаводска),

мг/м3 • год"1

Масса элемента

(масштаб Масса Мощность Градиент

Химический миграции), элемента, барьера барьера, мг/м3 ■

элемент поступающая выходящая с (почвенного год'1

на барьер, мг/м2 барьера, мг/м2 • горизонта), м

• год'1 год'1

П 2,2 1,9 0,25 1,2

К 2869 2072 0,25 3188

М§ 599 613 0,25 ~~1 -56

Са 963 845 0,25 472

8г 9,3 7,6 0,25 6,8

Мп 29 19 0,25 40

Бе 450 361 0,25 356

N1 10,1 9,9 0,25 0.8

Си 6,3 3,9 0,25 9,6

1п 33 34 0,25 -4

а 0,023 0,02 0,25 м -4,4

РЬ 0,24 0,3 0,25 м -0,24

Сорг. ВОВ 12649 3272 0,25 м 37508

Прогноз развития ситуации в изучаемых лесопарках неблагоприятен. Он обусловлен трансформацией иллювиально-железистых горизонтов подзолов на вырубках, накоплением ТМ и иных продуктов почвообразования, а также поступлением ТМ в поверхностные природные воды. Экологическую

опасность представляют также мощные оторфованные лесные подстилки с аккумулированными в них ионами ТМ. При использовании такого торфа в качестве удобрения (на садово-огородных участках, цветниках и газонах), будет происходить минерализация органогенной массы, высвобождение накопленных ТМ, что создаст угрозу экологической безопасности для людей и биоты. В лесопарках, вероятно, происходит также активное загрязнение грибов и ягод, которые собирают местные жители (примерно в 100 м от стационара находятся дачи).

На основе проведенных исследований, можно констатировать, что при сведении леса в подзоне средней тайги (в условиях двучлен ности почвенного профиля) наблюдаются сукцессии растительных сообществ с доминированием олиготрофной растительности по западинам и заболачивание. Разработанная концепция С.П. Яркова (1961) о формировании лугов после сведения леса не подтверждается. Использование таких почв для сельского хозяйства требует коренных мелиорации и внесения удобрений. Причем данные мероприятия должны учитывать состояние и эволюцию почвенно-геохимических барьеров миграции в ландшафтах. Лесовозобновление при активном оглеении и переувлажнении почв крайне затруднено. Наибольшей устойчивостью к условиям избыточного увлажнения характеризуется ель (Picea). В связи с этим рекомендуется закладка пробных площадей для посадок ели с целью оценки лесовозобновления и оперативный мониторинг в экосистемах.

Перспективно использование прилегающих к черте города лесопарков Петрозаводска для обустройства рекреационных зон, позволяющих сохранить лесопарки в относительно нативном состоянии, как зеленые буферные зоны.

Выводы

1. Изучена динамика и выполнена сравнительная оценка морфологических свойств подзолов, развитых на двучленах, в катене, включавшей вырубки и условно фоновые площадки в лесопарках Петрозаводска и Москвы - ЛОД РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, которая показала, что олуговения вырубок в фациях средней тайги не происходит. Напротив, по западинам, без древесной растительности формируются олиготрофные сообщества сфагновых и гипновых мхов с мощными оторфованными лесными подстилками.

2. При сезонном избыточном увлажнении верхних горизонтов подзолов (в условиях западин без древесной растительности) отмечается активизация элювиально-глеевого процесса. В трансформируемых подзолах в плотных сцементированных

горизонтах наблюдается образование миграционных тяжей. На ЛОД такие тяжи имеют серую окраску, а в подзолах лесопарка Петрозаводска - голубую. Они представляют собой «хвосты» небольших воронок, начинающихся на поверхности почвы. По указанным тяжам происходит сброс избытка влаги и мигрантов. Их генезис остается до сих пор необоснованным,

3. С помощью метода сорбционных лизиметров изучены масштаб миграции ВОВ и их состав. Отмечено, что за период с 2008 по 2009 г.г. нисходящая водная миграция Сорг в трансформированном подзоле контактно-глееватом на вырубке в лесопарке Петрозаводска из горизонтов А0Т и Eh несколько ниже, чем в период с 2002 по 2003 гг. и варьирует от 3,3 до 12,6 г/м2 • год'1. В наибольших количествах из почвенных горизонтов выщелачиваются органический углерод (в форме ВОВ) и ионы металлов (мг/м2 • год'1) - К+ (2072-2869), Mg2+ (599-1463), Са2+ (963-1468), Мп2+ (19-91), Fe2'3+ (361-487) и Zn2+ (3342).

4. По сорбции мигрантов на катионите КУ-2 в Н+-форме (в сорбционных лизиметрах) установлено, что в трансформируемых подзолах увеличивается доля катионов и положительно заряженных органо-минеральных соединений химических элементов. Этот факт не согласуется с известными литературными данными и требует дальнейшего обоснования.

5. Установлены почвенно-геохимические коэффициенты кМОб, кмиг., и G (градиент барьера) миграции. Так, в трансформированном подзоле пригорода Петрозаводска наибольшей способностью к переходу в почвенный раствор обладают двухвалентные катионы - Са2+, Mg2+, Zn2+, Pb2+. Доля их подвижных форм (относительно валовых) в горизонте А0Т составила (%) - 41,7, 20,7, 46, 45,7. Наибольшей миграционной способностью в лесопарковых ландшафтах Петрозаводска отличаются Mn (кмиг = 18,5) и Zn (кмиг = 12,7), а наименьшей - РЬ (кмиг = 0,81). При этом вовлечение мигрантов в почвенный раствор (лизиметрические воды) весьма высоки: например, коэффициенты миграции для подзолов ЛОД составили у свинца кмиг равен 67,2, а у кадмия - 2830. Оторфованная лесная подстилка является активным сорбционным барьером миграции. Из элювиального горизонта (как барьера миграции) в настоящее время происходит вынос ионов Mg2+, Zn2+, Cd2+ и Pb2+. Градиент барьера миграции для этих элементов имеет отрицательное значение.

Список опубликованных работ

1. Яшин И.М., Кузнецов П.В., Буринова Б.В. Исследование барьеров миграции в почвах Лесной опытной дачи РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева // Изв. ТСХА. - 2010. - Вып. 3. - С. 9-23.

2. Яшин И.М., Кузнецов П.В., Петухова A.A. Экогеохимическая оценка почв и лесопарковых фаций Петрозаводска // Изв. ТСХА. - 2011. -Вып. 4.-С. 30-43.

3. Кузнецов П.В., Яшин И.М., Гребенщикова В.И. Барьеры миграции -их функционирование, свойства и экологическое значение // III междунар. конф. по лесному почвоведению: Продуктивность и устойчивость лесных почв (7-11 сент. 2009 г.). - Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2009. - С. 259-260.

4. Кузнецов П.В., Яшин И.М., Гребенщикова В.И. Водная миграция химических элементов в почвенном покрове автономных и полугидроморфных ландшафтов ельников пригорода Петрозаводска // География продуктивности и биогеохимического круговорота наземных ландшафтов: к 100-летию проф. Н.И. Базилевич: в 2-х ч. / под ред. Г.В. Добровольского и др.: Материалы конф. (Пущино, Москов. обл., 19-22 апр. 2010 г.). - М.: Ин-т географии РАН, 2010. -Ч. 2 (на CD). - С. - 395-398.

5. Кузнецов П.В., Яшин И.М., Гребенщикова В.И. Распределение рассеянных элементов в подзолах контактно-глееватых и иллювиально-железистых ельников пригорода Петрозаводска // Геоэкологические проблемы современности: Доклады 3-й Междунар. конф. (23- 25 сент. ВГГУ, 2010 г.). - Владимир, 2010. - С. 138-140.

6. Яшин И.М., Карпухин А.И., Кузнецов П.В. Трансформация барьеров миграции в автономных ландшафтах пригорода Петрозаводска // III междунар. конф. по лесному почвоведению: Продуктивность и устойчивость лесных почв (7-11 сент. 2009 г.). - Петрозаводск: КарНЦ РАН. Редакционно-издательский отдел, 2009. - С. - 329-331.

7. Яшин И.М., Карпухин А.И., Кузнецов П.В. Состояние и трансформация почвенных барьеров миграции в таежных лесопарковых ландшафтах ET С // География продуктивности и биогеохимического круговорота наземных ландшафтов: к 100-летию проф. Н.И. Базилевич: в 2-х ч. / под ред. Г.В. Добровольского и др.: Материалы конф. (Пущино, Москов. обл., 19-22 апр. 2010 г.). - М.: Ин-т географии РАН, 2010. - Ч. 2 (на CD). - С. - 666-670.

Отпечатано с готового оригинал-макета

Формат 60x84'/16. Усл. печ. л. 1,4. Тираж 100 экз. Заказ 529

Издательство РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 44

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Кузнецов, Петр Викторович

Введение

Глава 1 Литературный обзор. Почвенно-геохимические барьеры миграции: функции и экологическое значение.

1.1 Классификация почвенно-геохимических барьеров.

1.2 Экологические функции почв и оценка почвенно-геохимических барьеров миграции.

1.3 Факторы миграции химических элементов в почвах таежных экосистем.

1.4 Количественная оценка параметров водной миграции химических элементов и почвенно-геохимических барьеров

1.5. Роль компонентов водорастворимых органических веществ (ВОВ) в миграции химических! элементов в почвах тайги.'.

Глава 2 Объекты и методы исследований.'.

2.1 Объекты исследований.

2.2 Методы почвенно-экологических исследований.

Глава 3 Химические свойства барьеров миграции в почвах лесопарковых ландшафтов Петрозаводска и Москвы.

Глава 4 Количественная оценка параметров водной абиогенной миграции ряда химических элементов и функционирования барьеров в почвах лесопарковых ландшафтов Петрозаводска и Москвы./. роз д у

4.1 Коэффициенты мобилизации химических элементов.

4.2 Форма и масштаб водной абиогенной миграции ряда химических элементов в почвах лесопарковых ландшафтов.

4.3 Интенсивность водной абиогенной миграции ряда химических элементов в почвах лесопарковых ландшафтов.

4.4 Градиент барьера.

4.5 Современное состояние почвенно-геохимических барьеров миграции и прогноз развития экологической ситуации. Практическое использование лесопарковых зон городов.

Выводы

Введение Диссертация по биологии, на тему "Оценка барьерно-геохимических функций почв лесопарков Петрозаводска и Москвы"

В современный период антропогенные нагрузки на лесопарки заметно усилились, а мобильные формы экотоксикантов активно включатся в биогенный и абиотический потоки миграции (Фокин и др., 1986, 1989; Федорец и др., 2009). При этом существенно нарушаются- безопасность, качество жизни биоты и человеческой популяции. В известной мере такая ситуация связана с вырубками и ветровалами. Они способствуют динамике свойств почв, изменению их водного режима и трансформации почвенно-геохимических барьеров миграции. В последние годы эти процессы активизируются на вырубках в лесопарках крупных городов, например, Петрозаводска и Москвы (Яшин и др., 2006, 2011; Савич и др., 2008). Изучение указанных процессов неразрывно связано с разработкой концепции об экологических функциях почв (Добровольский и др., 1993, 1996, 2006) и становлении таких научных направлений, как экология почв (Карпачевский, 2002, 2009) и экогеохимия ландшафтов (Яшин, Карпачевский, 2010).'

Напомним, учение о почвенно-геохимических барьерах было разработано А.И. Перельманом (1961, 1975) на основании идей Б.Б. Полынова (1956). В дальнейшем оно было усовершенствовано В.А. Алексеенко (2000). Вместе с тем изучение локальной трансформации почвенных барьеров миграции в лесопарковых фациях (на вырубках, вывалах деревьев, в микропонижениях рельефа) проводится недостаточно.

В этой связи необходимы, с одной стороны, мониторинг состояния почвенно-геохимических барьеров миграции почв, а с другой - прогноз развития экологической ситуации в лесопарках при антропогенных нагрузках.

Цель и задачи исследований. Основная цель работы заключалась в исследовании состояния и трансформации почвенно-геохимических барьеров лесопарковых почв Петрозаводска и Москвы. Для достижения этой цели были поставлены и выполнены следующие задачи исследований:

1. Изучение динамики морфологических свойств подзолов на вырубках;

2. Изучение динамики химических свойств подзолов на вырубках;

3. Определение масштаба абиогенной миграции водорастворимых органических веществ (ВОВ), как одной из движущих сил перераспределения химических элементов в профилях подзолов на вырубках лесопарковых фаций;

4. Изучение форм и масштаба водной миграции ряда элементов,(1л, К, М^, Са, Бг, Мп, Бе, N1, Си, Ъп, Сё, РЬ) и их аккумуляции на почвенно-геохимических барьерах.

5. Сравнительная оценка динамики трансформации почвенно-геохимических барьеров в почвенной катене и- прогноз развития экологической ситуации в лесопарках Петрозаводска и Москвы.

Научная новизна. В антропогенно трансформируемых фациях лесопарков г. Петрозаводска и Лесной опытной дачи (ЛОД, РГАУ-МСХА, г. Москва) — на вырубках - установлены особенности трансформации сорбционных барьеров миграции - иллювиального (Bf горизонта), глеевого и органогенного.

С помощью современных методов физико-химического анализа изучены химические свойства барьеров миграции и выявлено перераспределение оксидов 81, А1, Бе в профилях почв вырубок в сравнении с условно фоновыми на стационарной площадке «Петрозаводская».

Впервые охарактеризованы масштаб миграции, коэффициенты мобилизации кмоб и водной миграции кмиг, а также градиент барьера миграции (1л, К, Mg, Са, Эг, Мп, Ре, N1, Си, Хп, Сё, РЬ), которые свидетельствуют об усилении процесса трансформации веществ в подзолах на вырубках, формировании коллоидных и органо-минеральных форм мобильных химических элементов, способных к латеральной и внутрипрофильной миграции в пределах почвенной катены. Отмечено, что оксид алюминия в колонках нельзя использовать для оценки миграции ионов ТМ: ионы Ыа+ мешают их аналитическому определению.

Установлено, основная масса микроэлементов и ТМ в подзолах на вырубках сосредотачивается в моховом очесе (горизонт Ао, 0 — 2 см). Здесь накапливаются (в мг/кг): Си (48), 2п (88), Сй (0,43), Щ (0,322), РЬ (135). Такая аккумуляция отражает антропогенное поступление химических элементов в почвы и ландшафты Петрозаводска с пылью и аэрозолями. Легко летучая Щ обнаружена также в оторфованных подстилках болотно-подзолистых почв заповедника «Кивач»; ее источником может быть деятельность целлюлозно-бумажного комбината г. Кондопоги. В качестве фонового стационара также некорректно использовать фации на острове «Кижи» в Онежском озере, дерновые почвы которого развиты на шунгитах (высокоуглеродистых сланцах) и обогащены ТМ.

Изучены формы и масштаб миграции Ы, К, Mg, Са, Бг, Мп, Бе, N1, Си, 2п, Сс1, РЬ в трансформированных подзолах на вырубках при сезонной активизации процесса оглеения по всему профилю. При этом подзолы на вырубках в ландшафтах средней тайги постепенно приобретают свойства болотно-подзолистых почв, а не л у гово-дерновых, что весьма актуально при организации агрохимических и мелиоративных работ на освободившихся от леса территориях.

Практическая значимость. Полученные результаты исследований можно применять, при проведении почвенно-геохимической оценки лесопарковых ландшафтов и почв, развитых на двучленных породах, а также при лесовозобновительной и хозяйственной деятельности: закладке питомников, создании кормовых угодий, осуществлении мелиоративных и рекреационных работ после сведения лесных массивов и т.д.

Авторские результаты изысканий имеют и теоретическое значение: они углубляют традиционные представления о трансформации профилей почв подзолистого типа на вырубках, выявлении важной роли в этих процессах оглеения, водной миграции с участием компонентов ВОВ кислотной природы. Уточняют направленность трансформации сорбционных почвенно-геохимических барьеров на вырубках (и в западинах) в лесопарках подзон южной и средней тайги. Раскрывают своеобразную и активную роль компонентов ВОВ кислотной природы в мобилизации и водной миграции как типоморфных элементов — продуктов почвообразования, так и ионов тяжелых металлов (антропогенных соединений) в почвах тайги, развитых на двучленных бескарбонатных почвообразующих породах. Устанавливают сукцесии растительных сообществ: в среднетаежной подзоне на вырубках формируются олиготрофные, а не луговые сообщества растений: при этом подзолы приобретают свойства болотно-подзолистых почв с интенсивным оглеением и очень сильным уплотнением профилей. В подзоне южной тайги на вырубках формируются травянистые сообщества и вторичные леса, а на вырубках также происходит трансформация почвенных барьеров.

Полученные автором сведения используются при преподавании учебной дисциплины «Экогеохимия ландшафтов» в РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались. на III Международной конференции по лесному почвоведению «Продуктивность и устойчивость лесных почв» 7-11.09. 2009 г. в г. Петрозаводске (ИЛ КарНЦ РАН), на конференции «География продуктивности и биогеохимического круговорота наземных ландшафтов: к 100-летию профессора Н.И. Базилевич» 19-22. 04. 2010 г. в г. Пущино в ИБиФХП; на III Международной конференции «Геоэкологические проблемы современности» 23-25. 09. 2010 г. в г. Владимир (ВГГУ), а также на заседаниях кафедры экологии РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева в 20082010 гг.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, и библиографии. Изложена на 152 страницах, содержит 28 таблиц, 29 рисунков и фотографий.

Заключение Диссертация по теме "Почвоведение", Кузнецов, Петр Викторович

Выводы

1. Изучена динамика и выполнена сравнительная оценка морфологических свойств подзолов, развитых на двучленах, в катене, включавшей вырубки и условно фоновые площадки в лесопарках Петрозаводска и Москвы - ЛОД РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, которая показала, что олуговения вырубок в фациях средней тайги не происходит. Напротив, по западинам, без древесной растительности формируются олиготрофные сообщества сфагновых и гипновых мхов с мощными оторфованными лесными подстилками.

2. При сезонном избыточном увлажнении верхних горизонтов подзолов (в условиях западин без древесной растительности) отмечается активизация элювиально-глеевого процесса. В трансформируемых подзолах в плотных сцементированных горизонтах наблюдается образование миграционных тяжей. На ЛОД такие тяжи имеют серую окраску, а в подзолах лесопарка Петрозаводска — голубую. Они представляют собой «хвосты» небольших воронок, начинающихся на поверхности почвы. По указанным тяжам происходит сброс избытка влаги и мигрантов. Их генезис остается до сих пор необоснованным.

3. С помощью метода сорбционных лизиметров изучены масштаб миграции ВОВ и их состав. Отмечено, что за период с 2008 по 2009 г.г. нисходящая водная миграция Сорг в трансформированном подзоле контактно-глееватом на вырубке в лесопарке Петрозаводска из горизонтов А0Т и Еь несколько ниже, чем в

О 1 период с 2002 по 2003 гг. и варьирует от 3,3 до 12,6 г/м ■ год" . В наибольших количествах из почвенных горизонтов выщелачиваются органический углерод (в форме ВОВ) и ионы металлов (мг/м2 • год-1) - К+ (2072-2^69), М%2+ (599-1463), Са2+ (963-1468), Мп2+ (19-91), Ре2'3+ (361-487) и Ъ^ (33-42).

4. По сорбции мигрантов на катионите КУ-2 в Н^-форме (в сорбционных лизиметрах) установлено, что в трансформируемых подзолах увеличивается доля катионов и положительно заряженных органо-минеральных соединений химических элементов. Этот факт не согласуется с известными литературными данными и требует дальнейшего обоснования.

5. Установлены почвенно-геохимические коэффициенты кмоб., кмиг., и в (градиент барьера) миграции. Так, в трансформированном подзоле пригорода Петрозаводска наибольшей способностью к переходу в почвенный раствор обладают двухвалентные катионы | | ^ | ^ |

- Саг , Мб , РЬ. Доля их подвижных форм (относительно валовых) в горизонте А0 составила (%) - 41,7, 20,7, 46, 45,7. Наибольшей миграционной способностью в лесопарковых ландшафтах Петрозаводска отличаются Мп (кмиг = 18,5) и Ъху (кмиг = 12,7), а наименьшей — РЬ (кмиг = 0,81). При этом вовлечение мигрантов в почвенный раствор (лизиметрические воды) весьма высоки: например, коэффициенты миграции для подзолов ЛОД составили у свинца кмш равен 67,2, а у кадмия — 2830. Оторфованная лесная подстилка является активным сорбционным барьером миграции. Из элювиального горизонта (как барьера миграции) в настоящее время происходит вынос ионов Zn, Сс1 и РЬ. Градиент барьера миграции для этих элементов имеет отрицательное значение.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Кузнецов, Петр Викторович, Москва

1. 145 лет Лесной опытной даче РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева: Учебное пособие / В.Д. Наумов, А.Н. Поляков; под ред. В.Д. Наумова. - М.: Изд-во РГАУ-МСХА, 2009. - 512 с.

2. Агроклиматический справочник по Московской области. М.: Моск. рабочий, 1967. - 135 с.

3. Агроэкология / В.А. Черников, P.M. Алексахин, A.B. Голубев и др.; под. ред. В.А. Черникова, А.И. Чекереса. М.: Колос, 2000. — 536 с.

4. Алексеенко В.А. Экологическая геохимия: Учебник. — М.: Логос, 2000. 627 с.модельных суспензий (с помощью радиометрического метода) // Журн. прикл. химии. 1975. Т. 48. № 5. - С. 1001 - 1006.

5. Алексеенко В.А., Скворцов А.Г., Венецианов C.B. Экспериментальное исследование фильтрационного осветления

6. Апарин Б.Ф., Рубилин Е.В. Особенности почвообразования на двучленных породах северо-запада Русской равнины. — Л.: Наука, 1975.- 195 с.

7. Аристовская Т.В. Разложение растительных остатков и процессы гумификации // Микробиология процессов почвообразования. Л.: Наука, 1980.-С. 11-54.

8. Белоусова H.H. Роль миграции водно-растворимых веществ в формировании подзолистых AI—Fe-гумусовых почв // Почвоведение. 1974. - № 12. - С. 55-69.

9. Богданова М.Д., Гаврилова И.П., Герасимова М.И. Мелкомасштабное почвенно-геохимическое картографирование / под ред. чл.-кор. РАН Н.С. Касимова / Географический факультет МГУ. -М.: АПР, 2008. 168 с.

10. Ю.Варшал Г.М., Велюханова Т.К., Кощеева И.Я. и др. Химические формы элементов в объектах окружающей среды и методы их определения// Известия ТСХА. 1992. Вып. 3. С. 157-170.

11. Н.Варшал Г.М., Кощеева И.Я., Хушватова С.Д. и др. О механизме сорбции ртути (II) гуминовыми кислотами // Почвоведение. — 1998. №9.- С. 1071-1078.

12. Васенев И.И. Почвенные сукцессии. М.: Изд. ЛКИ, 2008. - 400 с.

13. Водяницкий Ю.Н. Изучение тяжелых металлов в почвах. М.: Почвенный ин-т им. В.В. Докучаева, 2005. - 124 с.

14. Ганжара Н.Ф., Борисов Б.А., Байбеков Р.Ф. Практикум по почвоведению: Учеб. пособие для студентов вузов по агрон. спец. / под ред. Ганжары Н.Ф. — М.: Агроконсалт, 2002. — 279 с.

15. Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР. М.: Высш. шк., 1988. - 328 с.

16. Гречин И.П. Почвы Лесной опытной дачи ТСХА // Изв. ТСХА. -1957.-Вып. 1 (11).-С. 118-127.

17. Добровольский В.В. Основы биогеохимии: Учеб. пособие. — М.: Высш. шк., 1998. 413 с.

18. Добровольский Г.В. Разнообразие генезиса и функций лесных почв // Почвоведение. 1993. - № 9. - С. 5-12.

19. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Функционально-экологическая география почв // Почвоведение. 1996. - № 1. - С. 16-22.

20. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Экология почв. Учение об экологических функциях почв: учебник/ Г.В. Добровольский, Е.Д. Никитин. — М.: Изд-во Моск. ун-та; Наука, 2006. — 364 с.

21. Докучаев В.В. К учению о зонах природы. Горизонтальные и вертикальные почвенные зоны. — СПб., 1899. — 28 с.

22. Дьяконова К.В. О методах выделения и исследования гумусовых веществ почвенных растворов и лизиметрических вод // Почвоведение. 1972. - № 9. - С. 136-141.

23. Иванов В.В. Экологическая геохимия элементов: Справ.: В 6 кн. Кн. 1: S-элементы / под ред. Э.К. Буренкова. М.: Недра, 1994. -305 с.

24. Иванов В.В. Экологическая геохимия элементов: Справ.: В 6 кн. Кн. 5: Редкие d-элементы / под ред. Э.К. Буренкова. — М.: Недра, 1997.-575 с.

25. ЗО.Кабата-Пендиас А., Пендиас X. Микроэлементы в почвах и растениях / пер. с англ. — М.: Мир, 1989. — 439 с.31 .Карпачевский Л.О. Лизиметрические методы оценки выноса веществ из почвы // Лес и почвы. М.: Лесная пром-сть, 1981. — С. 69-75.

26. Карпачевский Л.О., Шевякова Н.И., Зубкова Т.А. и др. Город и биосфера // Биосфера: междисциплинар. науч. и прикл. журн. по проблемам познания и сохранения биосферы и использования ее ресурсов.-2009.-Т. 1, №2.-С. 153- 165.

27. Касимов Н.С., Перельман А.И. О геохимии почв // Почвоведение. — 1992. №2.-С. 9-26.

28. Кауричев И.С., Ноздрунова Е.М. Учет миграции некоторых соединений > в почве с помощью лизиметрических хроматографических колонок / Почвоведение. — 1960. № 12. — С. 33-35.

29. Кауричев И.С., Ноздрунова Е.М. Условия образования и масштабы миграции органоминеральных соединений в почвах таежно-лесной зоны // Изв. ТСХА. 1969. - Вып. 3. - С. 103.

30. Кауричев И.С., Яшин И.М., Черников В.А. Теория и практика метод сорбционных лизиметров в экологических исследованиях. — М.: МСХА, 1996.-143 с.

31. Кузнецов В.А., Шимко Г.А. Метод постадийных вытяжек при геохимических исследованиях. Минск: Навука I тэхшка, 1990. — 88 с.

32. Кузнецов П.В., Гребенщикова В.И. Медь и цинк в почвах Приангарья // Вестн. Иркут. ун-та: Ежегод. науч.-теор. конф. Аспирантов и студентов: материалы. Иркутск: Изд-во Иркут. гос. ун-та, 2009. - С. - 91-92.

33. Кузнецова А.И., Русакова В:А., Зарубина О.В. Критерии оценки качества микроэлементного анализа минеральных проб // Журн. аналит. химии. 1999. - Т.54, вып. 10. - С. 1014-1019.

34. Лазарева И.П. О миграции железа и органического вещества в песчаных подзолистых почвах // Почвы сосновых лесов Карелии. -Петрозаводск, 1978. С. 67-71.

35. Ливеровский Ю.А. Почвы северо-востока Европейской части СССР (в пределах Архангельской и Вологодской областей, Коми АССР и Ненецкого округа) // Проблемы генезиса и географии почв. — М.: Наука, 1987.-С. 70-105.

36. Лозовик П.А., Шкиперова О.Ф., Зобков М.Б., Платонов A.B. Геохимические особенности поверхностных вод Карелии и их классификация по химическим показателям // Труды КарНЦ РАН. Вып. 9. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2006. - С. 130-143.

37. Маликова И.Н., Устинов М.Т., Аношин Г.Н. и др. Ртуть в почвах и растениях в районе озера Большое Яровое (Алтайский край) // Геология и геофизика. 2008. - Т. 49, № 1. - С. 59-66.

38. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. М.: Высш. школа, 1975. -342 с.

39. Марченко А.И. Почвы Карелии. М.; Л.: Наука, 1962. - 310 с.

40. Морозова P.M. Состав органического вещества почв под сосновыми и еловыми лесами заповедника «Кивач» // Труды заповед. «Кивач». Петрозаводск, 1969. - С. 152-158.

41. Морозова P.M. Лесные почвы Карелии. Л.: Наука, 1991. - 184 с.

42. Морозова P.M. Лизиметрические исследования (раздел: Подзолистые почвы Карельской АССР) // Научные труды ВАСХНИЛ «Подзолистые почвы Северо-Запада европейской части СССР».-М.: Колос, 1979. С. 83-91.

43. Морозова P.M., Федорец Н.Г. Современные процессы почвообразования в хвойных лесах Карелии. Петрозаводск, 1992. - 284 с.

44. Морозова P.M., Федорец Н.Г. Земельные ресурсы Карелии и их охрана. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2004. - 152 с.

45. Мосина Л.В. Агроэкология. Модуль 7. Сельскохозяйственная экотоксикология. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 2000. - 184 с.

46. Мосина Л.В. Антропогенное изменение лесных экосистем в условиях мегаполиса Москва: автореф. дис. . д-ра биол. наук: 03.00.16 / Моск. с.-х. акад. им. К.А.Тимирязева. М., 2003. - 34 с.

47. Мухин Е.В. Экологические функции и миграция водорастворимых органических веществ в почвах лесо-парковых ландшафтов нижнего течения реки Северной Двины: автореф. дис. . канд. биол. наук. М.: МСХА. 2006. - 17 с.

48. Онегина Л.К., Тойкка М.А. Микроэлементы в природных водах и донных отложениях озер Карелии. // Микроэлементы в биосфере Карелии и сопредельных районов. Петрозаводск, 1976. — С. 86154.

49. Общее почвоведение и география почв: учеб. для геогр. спец вузов / М.А. Глазовская. М.: Высш. школа, 1981. - 400 с.

50. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. М.: Географгиз, 1961. — 496 с.

51. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. М.: Высш. школа, 1975. — 342 с.

52. Полынов Б.Б. Избранные труды. М.: Изд-во АН СССР, 1956. — 751 с.63 .Поляков А.Н., Наумов В.Д. Таксационно-лесоводственная и почвенная характеристика пробных площадей лесной опытной дачи МСХА // Изв. ТСХА. 2003. - Вып.З. - С. 156-176.

53. Пономарева В.В., Плотникова Т.А. Гумус и почвообразование. М.: Наука, 1980.-222с.

54. Почвы Карелии: геохимический атлас / Н.Г. Федорец, О.Н. Бахмет, А.Н. Солодовников, А.К. Морозов; отв. ред. В.И. Кругов.; Ин-т леса КарНЦ РАН. М.: Наука, 2008. - 47 с.

55. Пупышев A.A. Атомно-абсорбционный спектральный анализ. М.: Техносфера, 2009. - 784 с.

56. Радомская В.И., С.М. Радомский, Куимова Н.Г. и др. Тяжелые металлы в компонентах ландшафта юга Зейско-Буреинской равнины // Сиб. экол. журн. 2008. - Т. 15, № 6. - С. 841-849.

57. Руднева E.H., Веригина К.В., Добрицкая Ю.И. О содержании микроэлементов в некоторых почвах и почвообразующих породах Карелии//Почвоведение. — 1972.-№ 10. — С. 26-38.

58. Савич В.И. Агрономическая оценка окислительно-восстановительного состояния и оглеения почв: учебное пособие для студентов, обучающихся по специальностям 11.01.01 -агрохимия и агропочвоведение, экология / В., И. Савич и др.— Mi: 2008.- 270 с.

59. Соколов O.A., Черников В.А. Экологическая'; безопасность и устойчивое развитие; Книга, 1. Атлас распределения тяжелых металлов в объектах окружающей среды. — Пущино: ОНТИ Г1НЦ РАН, 1999. 164 с.

60. Г.Стрелкова A.A. Процессы миграции веществ с природными водами // Почвенные исследования в Карелии. Материалы к X Междунар. конгр. почвоведов. Петрозаводск, 1974. - С. 150-162:

61. Стрелкова A.A., Морозова P.M. О соотношении процессов биогенной аккумуляции и миграции веществ в подзолистых почвах Карелии // Почвоведение. 1979. - № 6. - С. 62-73.

62. Таргульян В.О. Почвообразование и выветривание в холодных гумидных областях. М.: Наука, 1971. - 266 с.

63. Тойкка М.А., Левкина Т.И:, Перевозчикова Е.М. Содержание микроэлементов в почвах Карелии и применение микроудобрений! Петрозаводск: "Карелия", 1969. 60 с.

64. Тойкка М.А., Перевозчикова Е.М., Левкина Т.И. и др. Микроэлементы в Карелии. Л.: "Наука", 1973. 284 с.

65. Тюрюканов А.Н., Снакин B.B. Об изучении скорости биогенного круговорота химических элементов в биогеоценозах // Биосфера и почвы. -М.: Наука, 1976. С. 5-20.

66. Федорец Н.Г., Бахмет О.Н. Экологические особенности трансформации соединений углерода и азота в лесных почвах. — Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2003. 240 с.

67. Федорец Н.Г. Медведева М. В. Методика исследования почв урбанизированных территорий. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2009. -84 с.

68. Финкелынтейн A.JL, Гуничева Т.Н., Афонин В.П. Учет матричных эффектов методом а-коррекции при рентгенофлуоресцентном силикатном анализе. — Журн. аналит. химии. — 1984. — Т.39, вып. 3. С. 397-404.

69. Фокин А.Д. Динамическая характеристика гумусового профиля почвы // Изв. ТСХА. 1975. - Вып. 4. - С. 80-88.

70. Фокин А.Д. Почва, биосфера и жизнь на Земле. М.: Наука, 1986. -С. 32-56.

71. Фокин А. Д. Проблема антропогенных загрязнений почв // Почвоведение. 1989. № 10. - С. 85-93.

72. Чупарина Е.В., Айсуева Т.С., Жапова О.И., Анцупова Т.П. Определение металлов Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Sr, Ba и Pb в лекарственных растениях методом рентгенофлуоресцентного анализа // Аналитика и контроль. 2008. - Т. 12, № 1-2. - С. 2-10.

73. Шеин Е.В: Курс физики почв. Учебник / Е.В. Шеин. М.: МГУ, 2005.-430 с.

74. Шилова Е.И., Стрелкова A.A. Состав и свойства лизиметрическихвод лесных подзолистых почв Южной Карелии // Почвоведение. 1974. №Т. — C.Î9-28.

75. Шишов Л.Л., Кауричев И.С., Большаков В.А. и др. Лизиметры в почвенных исследованиях. M.: РАСХН, 1998. - 264 с.

76. Экология Северной Двины. Архангельск, 1999. — 237 с.

77. Яковлев A.C., Плеханова И.О., Кудряшов C.B., Аймалетдинов P.A. Оценка-и нормирование экологического состояния почв в зоне деятельности предприятий металлургической компании «Норильский никель» // Почвоведение. 2008. - № 6. — С. 737-750.

78. Ярков С.П. Почвы лесолуговой зоны СССР. М.: Изд-во АН СССР, 1961.-317 с.93 .Яшин И.М. Водорастворимые органические вещества почв — их состав и миграция: дис. . канд. биол. наук. M.: МСХА, 1973. -184 с.

79. Яшин И.М. Взаимодействие гидроксида железа, препаратов гуминовых кислот и доломита с водорастворимыми органическими веществами подзолистых почв // Изв. ТСХА. 1991. — Вып. 5. - С. 46-61.

80. Яшин И.М. Об эффекте «гумусовой занавески» в глееподзолистых почвах северной тайги Архангельской области // Экология и почвы. Избранные лекции. Пущино: ИФХ и БП РАН, 2006. - С. 327-330.

81. Яшин И.М., Карпачевский JI.O. Экогеохимия ландшафта. Интерактивный курс / Под. Ред. И.М. Яшина. — М.: Изд-во РГАУ-МСХА, 2010.-224 с.

82. Яшин И.М., Кауричев И.С. Превращение растительных остатков и формирование групп гумусовых соединений в подзолистых почвах // Изв. ТСХА. 1989. - Вып. 4. - С. 42-53.

83. Яшин И.М., Кауричев И.С. Роль низкомолекулярных органических кислот в абиогенной трансформации гумусовыхвеществ почв таежно-лесной зоны // Изв. ТСХА. — 1989. — Вып. 4. — С. 42-53.

84. Яшин И.М., Кауричев И.С., Нмадзуру И. Абиогенные поля миграции водорастворимых органических веществ в лесных биоценозах // Изв. ТСХА. 1993. - Вып. 1. - С. 41-55.

85. Яшин И.М., Кауричев И.С., Черников В.А. Экологические аспекты гумусообразования // Изв. ТСХА. 1996. - Вып. 2. - С. 110-129.

86. Яшин И.М., Кузнецов П.В., Буринова Б.В. Исследование барьеров миграции в почвах лесной опытной дачи РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева / Изв. ТСХА. 2010. - Вып. 3. - С. 9-23.

87. Яшин И.М., Шишов JI.JL, Раскатов В.А. Водная миграция химических элементов в почвенном покрове. М.: МСХА, 2003. -316 с.

88. Яшин И.М., Шишов JI.JI., Раскатов В.А. Почвенно-экологические исследования в ландшафтах: Учеб. пособие. — М.: Изд-во МСХА, 2000. 560 с.

89. Яшин И.М., Черников В.А., Карпухин А.И., Раджабова П.А. Содержание и состав водорастворимых органических веществ в поверхностных природных водах европейского Севера // Изв. ТСХА. 1990. - Вып. 3. - С. 68-83.

90. Aisueva T.S., Chuparina E.V. Using X-ray fluorescence spectrometry for determination of chemical elements in soil-plant system // Abstract book of Colloquium Spectroscopicum Internationale XXXV (23-27 Sept. 2007. China). 2007, Xiamen. - P. 467.

91. Atmospheric Heavy Metal Deposit in Northern Europe. 1990. Nord. 12.

92. Chuparina E.V., Martynov A.M. Assessment of essential element and heavy metal levels in medicinal herbs from Eastern Siberia by X

93. Ray fluorescence spectrometry // Proceedings of the 2nd Internat. Conf. on X-Ray Analysis (23-26 Sept. 2009, Ulaanbaatar, Mongolia). -Ulaanbaatar, 2009. P. 215-216.

94. Chuparina E.V., Sanina N.B. XRF for study of coniferous plants // Proceedings of the 2nd Internat. Conf. on X-Ray Analysis. (23-26 Sept. 2009, Ulaanbaatar, Mongolia). Ulaanbaatar, 2009. - P. 197-198.

95. Flaig W. Generation of model chemical precursors // Humic Substances and their Role in the Environment. Chichester a. e., 1988. — P. 75.

96. Florineth F.O. Pflanzen statt Beton. Skript fur Vorlesung: Ingenieurbiologie. Wien, 2004.

97. Forsyth W. G.C. Studies on the mors soluble complexes of soil organic matter // Biochem. Journ. (L.). 1947. - Vol. 41, № 2. - P. 176181.