Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Состав и свойства водорастворимых соединений почв Центрально-лесного государственного природного биосферного заповедника

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Состав и свойства водорастворимых соединений почв Центрально-лесного государственного природного биосферного заповедника"

На правах рукописи

Иванилова Светлана Владимировна

Состав и свойства водорастворимых соединений почв Центрально-лесного государственного природного биосферного заповедника

Специальность 03 00 27 - почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва, 2007

003058665

Работа выполнена на кафедре химии почв факультета почвоведения Московского государственного университета им M В Ломоносова

Научный руководитель: кандидат биологических наук, вед н с Малинина M С

Официальные оппоненты

Доктор химических наук Карпухин А И Кандидат биологических наук Копцик Г H Ведущая организация

Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН (г Пущино)

Защита состоится «ЗМ » oUCLiH- 2007 г в 15 часов 30 мин в ауд М-2 факультета почвоведения МГУ на заседании диссертационного совета

К 501 001 04 при МГУ им M В Ломоносова

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ им M В Ломоносова

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просьба присылать по адресу 119992, ГСП-2, Москва, Ленинские Горы, МГУ им M В Ломоносова, ф-т почвоведения, ученому секретарю диссертационного совета

Автореферат разослан «<2С ЮпрОЛЛ. 2007 г

Ученый секретарь

Диссертационного совета Л Г Богатырев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы

Состав водорастворимых соединений является показателем, позволяющим судить о миграции и перераспределении различных элементов и их соединений в почве, о взаимодействии жидкой и твердых фаз Изучение »сидкой фазы почвы является ключом к пониманию педогенеза и экологических функций почвы Жидкая фаза почв является связующим звеном при трансформации органического вещества почв, средой, без которой не осуществляются биохимические реакции (Kalbitz, 2003)

Несмотря на значимость проблемы изучения химии почвенных растворов, сведения об их составе и свойствах в литературе крайне ограничены Отчасти это связано с трудоемкостью их получения, отчасти со сложностью интерпретации получаемых данных

Наиболее доступным методом изучения жидкой фазы почвы является исследование состава различных экстрактов из почв В качестве экстрагентов используют воду, слабосолевые растворы или растворы разбавленных кислот и органических соединений Наряду с этим, для получения почвенного раствора и определения в нем элементов питания растений или содержания загрязняющих веществ применяется метод вакуум-фильтрации Растворы, полученные этим методом, дают представление о составе

капиллярной и рыхлосвязанной втаги, и позволяют составить мнение об относительно устойчивых квазиравновесных состояниях систем химических элементов в почвах (Малинина, Мотузова, 1994 Ildines, Waide, Todd, 1982, Hcndershot, Courchesne, 1991) Преимуществом этого метода является то, чю растворы отбираются непосредственно в потевых условиях, с минимальным нарушением сложения почв Изучение динамики изменения состава растворов в полевых условиях, позволяет учитывать влияние разновременной активности почвенной биоты, что вряд ли возможно по данным вытяжек из почвы Поэтому представляет интерес параллельное изучение состава жидкой фазы почв, выделенной двумя различными методами - экстракцией различными растворителями из высушенных образцов и отобранной в полевых условиях с помощью вакуумной фильтрации для потучения представления о содержании и соотношении различных компонентов жидкой фазы в стандартных и естественных устовиях

Изучению экстрагируемых из высушенной почвы подвижных форм соединении металлов, предположительно входящих в состав жидкой фазы почв, посвящено достаточно много работ (Малинина, Боштырев, Малюкова, 1999, Понизовский и др 1997, Brummer at all, 1983, McBnde, Blasiak, 1979) Большинство предлагаемых методов предназначено для минеральных горизонтов Подстилке как объекту изучения уделяется

меньше внимания А ведь именно в подстилке формируется химический состав дальнейшего как вертикального, так и латерального стока Здесь металлы могут связываться с различными органическими веществами, как гумусовой природы, так и неспецифическими Представителями последней группы являются соединения фенольнои природы - сильные комплексообразующие агенты (Gallet, Keller, 1999) Феночьные соединения принимают активное участие в таких почвообразующих процессах, как гумусообразование и подзолообразование (Кононова, 1951, Ортов, 1974, Katase, Kondo, 1989, Tsutsuki, Kondo, 1995), могут выполнять регуляторную роль в процессе минерализации органического вещества, многие из них являются водорастворимыми и могут способствовать миграции различных элементов в почвенном профиле

Цель работы - изучение закономерностей формирования состава и свойств жидкой фазы почв Центрально-лесного государственного природного биосферного заповедника (ЦЛГПБЗ)

Поставленные задачи

1 провести сопоставление состава жидкой фазы почв, полученной методом вакуумной фильтрации и различных экстрактов из почв

2 выявить закономерности формирования общего содержания макро- и микроэлементов в почвах ЦЛГПБЗ

3 выявить закономерности формирования содержания химических эчементов и соединений фенольной природы в жидкой фазе почв ЦЛГПБЗ

4 оценить пространственное и временное варьирование содержания металлов и фенольных соединений в жидкой фазе почв ЦЛГПБЗ

В работе активно использовались статистические методы исследования (кластерный, дисперсионный корреляционный анализ) Это необходимые методы выявления значимого влияния различных природных факторов на свойства почвенных растворов, являющихся одним из самых динамичных почвенных свойств

Научная новшна Впервые оценена динамика содержания фенольных соединений (ФС) в почвенных растворах в разных временных шкалах и под разными биогеоценозами, пространственная и временная вариабельность их содержания Показано различие уровней содержания и характера распределения компонентов в почвенных растворах по сравнению с различными экстрактами из почв

Практическая значимость В работе оценена адеквагность применения различных методов получения жидкой фазы почв в зависимости от целей исследования Полученные данные о содержании наиболее подвижных форм металлов и соединений фенольной природы в ненарушенных лесных почвах могут быть использованы для экологической

оценки почв, подверженных антропогенному воздействию Установлены уровни варьирования содержания различных элементов и соединений, что необходимо для сравнения этих показателей в разных почвах Показана эффективность применения статистических методов исследования для решения экологических задач

Апробация Основные положения диссертации дотожены на международной научной конференции «Экологические функции тесных почв в естественных и антропотенно нарушенных ландшафтах», Петрозаводск, 2005, международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов - 2006», МГУ им М В Ломоносова, на заседаниях кафедры химии почв факультета почвоведения МГУ им М В Ломоносова

Публикации По результатам исследований опубликовано 3 статьи, тезисы Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, основных выводов, списка литературы и приложения Она изложена на 140с, содержит 28 таблиц, 5 рисунков Список литературы включает 158 источников, в том числе 91 на иностранных языках

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1 Объекты и методы исследования

Объектами исследования послужили бурозем, торфянисто-подзолисто-глееватая (ГПГ), перегнойно-грунтово-глеевая, болотная низинная торфяно-глесвая, дерново-подзо-

Таблица 1 Объекты исследования

почва № разр положение в ландшафте растительность

горфянисто-подзолисто-глееватая 1 западина 100x100м на коротком склоне (< 0 5°) северной экспозиции В древостое ЗЕ4Б, рябина, орешник, в напочвенном покрове сфагновый мох, черника брусника, кислица, майник, вахта трехлис тая, большое количество хвоща

2 небольшой склон (0,5-1°) северо-западной экспозиции В древостое ель, береза, рябина Напочвенный покров - сфа1 новый мох, черника, брусника, кислица, майник, вахта трехлистная, большое количество хвоща

3 микрозападина в верхней трети длинного склона (0 5-1°) северной экспозиции Ельник с примесью березы и подростом рябины Напочвенный покров - сфагнум с куртинами черники, папоротник, кислица (редко), отдельные растения хвоща

4 уд чиненная ложбина южной экспозиции Ельник-осинник мертвопокровный В напочвенном покрове преобладает хвоя, листья осины, единично кустики черники, кислица (редко)

почва № разр положение в ландшафте растительность

бурозем 5 выпуклая часть пологого склона (~1°) В древостое 802Р, единично клен, подрост ели В напочвенном покрове преобладают кислица, папоротники, майник, ветреница, единично -осоки

дерново-подзолистая (обычная) 8 микропонижен в середине склона (~2°) западной экспозиции 7Ь 1Б 20, в подлеске рябина, осина, ель Напочвенный покров сфагнум (в микропонижениях), кукушкин лен, осоки, злаки, черника, костяника, майник, кислица, щитовник

подзолистая супесчаная глубинно-глееватая 9 микрозападина, середина склона (1-2°) южной экспозиции 5Б5Е, рябина, подрост ели н рябины, много валежника, кислица, майник, черника, папоротник, зеленые мхи, осоки, злаки

перегнойно-грунтово-глеевая б середина микросклона южной экспозиции В древостое 9Б1Е, подроет ели, рябины, черемухи, ивы, ольхи В напочвенном покрове -таволга, хвощ, тростник, папоротник, встречаются злаки, лютик

болотная низинная торфяно-глеевая 7 средняя часть пологого склона р Межа В древостое 6Е30с1Б, подрост рябины, ольхи, березы, бересклет, папоротники, таволга

Методы исследования Из горизонтов исследуемых почв были получены почвенные растворы методом вакуум-фильтрации с помощью керамических фильтров с лорами диаметром 0,8 - 0,9 мкм (табл 2)

Таблица 2 Схема получения почвенных растворов методом вакуумной фильтрации из

№разреза Год получения растворов Обозначение растворов

1 2001,2002 1-2002, 1-2002

2 2002 2-2002

3 2003, 2004,2005 3-2003, 3-2004, 3-2005

4 2003, 2004 4-2003, 4-2004

5 2004,2005 5-2004, 5-2005

6 2004,2005 6-2004, 6-2005

7 2004, 2005 7-2004, 7-2005

8 2005 8-2005

9 2005 9-2005

В 2003г для изучения внутрисуточной динамики уровней содержания компонентов почвенного раствора образцы растворов из ТПГ почвы разреза 3 отбирались каждые 2 часа в течение одного дня и одновременно отбирали образцы газовой фазы почв, находящиеся в равновесии с жидкой фазой с последующим анализом газовой фазы на содержание диоксида углерода Для установления степени пространственной неоднородности содержания различных элементов в почвенном растворе из каждого горизонта одновременно откачивались растворы в пятикратной повторности

Из образцов подстилки ТПГ почвы разреза 1 были получены три вытяжки (0 1н НС1, 0 01н СаСЬ и водная) при соотношении почва экстрагент=1 25

Из образцов подстилки ТПГ (разрезы 2, 3, 4), дерново-подзолистой, подзолистой, перегнойно-гдеевой почв, бурозема и торфяного горизонта торфяно-глеевой почвы были получены водные вытяжки при соотношении почва вода = 1 25, из горизонтов Адер и А перегнойно-глеевой почвы при соотношении 1 10

В вытяжках содержание Ре, Мп, 7п, Си, Са и определяли методом атомно-абсорбционной спектроскопии пламени, Ка и К методом эмиссионной фотометрии пламени, 81 - фотометрически (Определение химического состава растительных материалов, 1997) Определение углерода органических соединений в водных вытяжках и почвенных растворах проводилось методом Тюрина с титриметрическим окончанием (Воробьева 1998) В почвенных растворах определение уровней содержание элементов проводилось методом масс-спектрометрии с индукционно связанной плазмой

Содержание ССЬ в пробах воздуха, находившегося в равновесии с почвенным раствором определяли с помощью газовой хроматографии

Общее содержание 51, А1, К, На, Са, Р^, Ре, Мп, Хп, Си, Р, 8 определяли с помощью рентген-флуоресцентного анализа

Методы определения содержания феиольных соединений Для определения суммарного содержания соединений фенольной природы в водных вытяжках и почвенных растворах применялся колориметрический метод с использованием реактива Фолина-Дениса (Запрочетов, 1974)

Глава 2 Ойтсс содержание химических элементов п почвах ЦЛГПБЗ.

Результаты анализа общего содержания элементов в почвах ЦЛГПБЗ приведены в таблице 3

Для выявления сходства и различия в валовом составе различных горизонтов исследуемых почв применили кластерный анализ При разделении всей совокупности на два кластера выделяются подстилка и минеральные горизонты Такое разделение обусловлено более высоким содержанием С и низким 81, А1 и К в горизонтах подстилки по сравнению с минеральными горизонтами Разделение на 3-4 кластера ведет к пыдедению различных минеральных горизонтов, а все подгоризонты подстилки разных типов почв образуют одну устойчивую совокупность Только следующий уровень разделения позволяет дифференцировать подстилки по степени разложенности ор1 аногенн01 о материала Ни на каком уровне разделения не было объединения подстилок по типам почв

Таблица 3 Общее содержание элементов в почвах Центрачьно-песного государственного природного биосферного заповедника

гор глуб, см % мг/кг

5! А1 К N3 Са мг Ре Р 5 Сорг Мп гп Си

горфянисто-подзолисто-глееватая

0 0-4 0 22 0 00 0 34 0 00 0 58 0 09 0 03 0 18 0 14 27,08 932 64 67 43 2 67

Р 4-10 0 59 0 02 0 13 0 00 0 23 0 04 0 29 0 25 0 33 30,32 129 68 48 99 4 68

Н 10-16 0,98 0,03 0,17 0,01 0,20 0,03 0,55 0 32 0,37 24,05 51,95 44,89 4,42

Е 16-22 37 86 3 73 2 04 0 40 0 27 0 14 0 31 0 01 0 05 0,80 56 91 17 52 12 72

ЕВ 22-37 32 77 4 04 221 021 0 54 0 19 0 80 0 06 001 1,03 101 35 22 30 15 52

В1 37-44 37 42 4 49 2 42 031 0 69 0 25 1 35 0 04 0 04 0,68 127 00 25 47 8 39

В28 44- 32 57 4 66 2 17 0 24 0 62 0 35 1 68 0 03 0 04 0,20 122 97 27 73 17 66

бурозем

Ь 0-2 0,37 0,01 0,19 0,00 0,99 0,11 0,04 0,24 0,19 25,18 1120,00 163,25 4,19

^ 2-8 0,62 0,04 0,24 0,00 0,26 0,03 0,50 0,39 0,38 23,94 2149,00 98,10 6,31

н 8-13 3,43 0,82 0,42 0,01 0,09 0,07 0,64 0,55 0,33 18,07 845,35 35,70 3,58

АЕ 13-20 26,60 4,12 1,92 0,21 0,48 0,23 1,12 0,19 0,08 4,65 174,16 62,28 17,63

В1 20-38 34,16 4,73 2,17 0,37 0,56 0,27 0,95 0,10 0,06 0,54 182,33 48,67 15,57

В2Ё 38-48 36,12 4 22 2,30 0,28 0,71 0,28 0,86 0,06 0,04 0,21 159,51 32,09 15,34

ВС 48-59 34,16 4,80 2,31 0,25 0 72 0,38 1,17 0,06 0,04 0,22 143,00 43,69 13,30

С 59-65 31,30 6,48 2,83 0,23 0,75 0,48 2,29 0,01 0,04 0,07 143,40 53,29 18,47

дерново-подзолистая

ь 0-2 0,09 0,20 0,28 0,00 0,43 0,05 0,17 0,32 0,26 41,75 87^,00 50,50 4,53

р 2-5 1,05 0,03 0 20 0,07 0,24 0,02 0,23 0,33 0,33 37,43 257,00 50,60 7,82

н 5-8 3,13 0,07 0,40 0 05 0,12 0,05 0,54 0,42 0,31 20,90 111,00 25,00 5,33

АЕ 8-18 31,90 4,10 2,10 0,32 0,46 0,19 го>1 0,08 0,07 2,50 97,10 33,80 15,70

ЕВ 18-40 36,00 4,86 2,12 0,44 0,51 0,29 1,43 0,07 0,05 0,40 517,90 30,20 15,50

В 40-50 35,77 5,09 2,04 0,24 0,55 0,37 1,29 0,03 0,04 0,11 163,50 27,60 19,10

перегнойно-грунтово-глеевая

Ь 0-2 0,40 0,01 0,12 0,03 1,03 0,16 0,07 023 0,20 25,49 764,00 151,00 4,85

Адер 2-12 14,40 2,15 1,17 0,05 ^42 0,21 1,20 0,22 0,20 15,60 833,80 78,72 13,71

А 12-21 21,85 3,79 1,31 0,20 1,54 0,30 1,14 0,11 0,08 4,18 152,96 38 38 8,31

А18 21-32 28,12 4,63 1,70 0,29 1,44 0,31 1,84 0,11 0,07 3,57 221,02 45,98 18,75

Вв 32-44 26,97 4,26 1,95 0,29 0,«8 0,32 1,51 0,07 0,04 0,72 295,40 33,00 11,30

низинная торфяно-глеевая

т 8-38 1,29 0,03 0,10 0,03 1,53 0,21 0,61 0,24 0,29 20,52 3713,08 12,83 2,63

В8Ге 38-42 24,62 2,58 1,39 0,09 1,86 0,17 6,77 0,29 0,08 4,00 741,20 21,20 16,00

в.? 42-48 27,03 2,86 1,68 0,33 1,26 0,20 5,91 0,30 0,05 1,32 497,00 18,90 13,58

С 48- 24,54 2,48 ¡,51 0,10 1,10 0,16 7,16 0,39 0,05 0,95 431,10 18,30 12,50

Разделение же их на иодгоризоиты обнаруживается четко и определяется биохимическими процессами образования подстилки и трансформации органического вещества

Для минеральные горизонтов отдельный кластер образуют горизонты низинной торфяно-глеевой почвы и горизонт Адер перегнойно-глеевой почвы, то есть почв, находящихся по сравнению с другими почвами в экстремальных условиях почвообразования (подъем жестких грунтовых вод, отсутствие дренажа), для них характерно более высокое содержание Са, Р, Ре Минеральные горизонты остальных почв преимущественно объединяются в группы по своей генетической природе

По показателям валового состава изученные почвы можно разделить на две группы - это почвы находящиеся в аккумулятивной позиции с выраженными признаками гидроморфизма и почвы транзитных и транзитно-аккумулятивных участков ландшафта с возможным присутствием признаков оглеения в нижней части профиля Ведущим фактором, определяющим это разделение, является степень гидроморфизма, что подтверждается и литературными данными (Карпачевский и др , 1995)

Глапл 3. Сравнение состава почвенных растворов и экстрактов торфянисто-подзочисто-глееватмх почв ПЛГПБЗ

3 1 Методы получения почвенных растворов

По литературным данным различные методы получения почвенных растворов рассмотрены ретроспективно (возникновение и последующие модификации), а также в связи с целесообразностью их применения в зависимости ог поставленных целей исследования Проведенный сравнительный анализ составов почвенных растворов полученных разными методами показал, что для исследования химических равновесий, доступности питательных элементов растениям или содержания загрязняющих веществ наиболее подходит вакуумная фильтрация, позволяющая получать капиллярную и рыхлосвязанную влагу На основании собственных исследований показано, что материал использованных керамических пробоотборников и уровень прилагаемого разряжения не влияют на уровни содержания исследуемых компонентов в почвенных растворах 3 2 Сравнение поьазателей химических свойств почвенных растворов и экстрактов из горфянисто-подзолисто-глееватых почв ЦЛГПБЗ

При сравнении количества металлов, переходящих в различные вытяжки, с количеством металлов в почвенном растворе оказалось, что статистически достоверных различий нет лишь для 6 из 22 исследованных случаев, г е менее чем в 30% показателей (табл 4)

Химический состав ни одной из использованных вытяжек не может быть признан

полностью соответствующим химическому составу почвенного раствора по содержанию

металлов Вероятно, в почвенный раствор не переходят металлы, только ионообменно

связанные с твердыми фазами почв или соответствующие потенциальному запасу

элементов в почвах Причем из разных по своей природе подгоризонтов подстилки и для

разных металлов, по-разному происходит выход соединений металлов в раствор

Таблица 4 Сравнение химических свойств почвенных растворов 1-2001 и экстрактов из торфянисто-подзописто-глееватой почвы (*-доетоверно не отличается от раствора

гор Рс Мп Ъп Си ФС Сорг

Н20 Р 2,53* 2,16-2,90 0,11* 0,08-0,14 0,06* 0,05-0,07 0013 0,012 0,014 16,20* 15,54-16,85 758,70 752,74-764,67

Н 0,75 0,69-0,81 0,05 0,04-0,06 0,08* 0,07-0,09 0,014 0,013-0 016 13,75 12 73-14,79 669,54 666,95-672,14

0,1 н НС1 Р 3,45 3,05-3,84 1,72 1,57-1,86 0,74 0,66-0,81 0,07 0,06-0,07 н о н о

н 6 66 6,25-7,08 1,40 1,34-1 46 0,36 0,32-0,40 0,12* 0,03-0,22 н о н о

0,01нСаС12 р 1,01 0,86-1,16 1,13 1,09-1,17 0,14 0,11-0,16 0,00 н о н о

и 0,45 0,20-0,70 1,15 1,13-1,16 0,10* 0,06-0,15 0,00 н о н о

раствор р 2,64 2,33-2,95 0,09 0,0-0,19 0,06 0,04-0,08 0,079 0,059-0,099 16,87 10,92-22,82 160,32 144,73-175,92

н 2,04 1,88-2,19 0,17 0,15-0,19 0,08 0,08-0,09 0,079 0,068 0,090 ¡0,93 10,40-11,45 125,26 117,74-132,77

• дня растворов из подгоризонта Н приведены лимиты

В подстилках ТПГ почв составу почвенных растворов по содержанию Zn Ре и Мп

более близки водные вытякки (особенно для подгоризонта Б), поэтому водная вытяжка

была выбрана для более подробного исследования Содержание соединений (Ьенольной

природы в водной вытяжке из подгоризонта Р не отличается от такового в почвенных

растворах Однако, в растворах содержание Сорг примерно в 5 раз ниже, чем в водной

вытяжке Вероятно, при экстракции водой из сухой почвы извлекается органическое

вещество друтой природы, чем оно находится в почвенном растворе Может быть, это

связано с тем, что органическое вещество высушенных почв в процессе хранения

претерпевает определенные изменения Более высокое содержание углерода в водных

вытяжках может быть связано и с предварительным измельчением растительного

материала, хотя в данном исследовании оно было минимальным

При сравнении почвенного раствора из ТПГ почвы разреза 2 с составом водной

вытяжки (табт 5) по составу макро- и микроэлементов оказалось, что содержание в ней

Бе, Мп, ¿п, ФС в ряде случаев совпадает с содержанием в почвенном растворе

Содержание углерода органических соединений на порядок выше, чем в почвенном

растворе, а содержание К, Иа, Си гораздо ниже

Для растворов из ТПГ почв разрезов 3 и 4, полученных в 2003г, по сравнению с

водными вытяжками (табл 5), также характерно в целом более высокое содержание всех

изученных химических элементов и более низкое Сорт и ФС Исключением является

совпадение в некоторых случаях содержания К, а также Ре и Мп в растворах р 3-2003

Таким образом, при общем более низком содержании всех изученных химических

элементов, кроме углерода, в водных вытяжках из подгоризонтов подстилки ТПГ почв,

прослеживается тенденция соответствия уровней содержания Ре, Мп, Ъл п, в меньшей

мере, ФС и Бт уровням их содержания в отдельных образцах раствора Содержание

углерода органических соединений в вытяжках всегда выше, а К, Иа и Си ниже, чем в

почвенных растворах Систематическая закономерность соответствия концентрации всех

элементов и соединений в вытяжках и растворах нами не обнаружена

Табчиг/а 5 Сравнение некоторых химических свойств почвенных растворов и экстрактов из торфянисто-подзолисто-глееватой почвы (*-достоверно не отпичается от раствора при Р=0 90)

гор Ыа К 8, Ре Мп гп ФС с

Водная вытяжка 2-2002

2,15 31,36 19,46» 1,59* 0,93* 0,13 30,69 766,42

1,72-2,59 26,00-36,72 0,07-19 40 1,11-2 07 0,05-1,91 0 12-0,14 28 10-33,18 7745,62-787 22

1,94 14,62 8,08* 0,74* 0,06 0,15* 17,90* 666,23

1,53-2,35 12,04-17,20 0,67-16,83 0,27-1,21 0 04-0,08 0,11-0 19 12,80-22,99 ,653,21-679,26

Раствор 2-2002

21,84 53,21 15,97 2,66 0,11 0,28 14,25 66,96

15,31-28,37 27,71-78,71 14,05-17,89 1,29-3,04 0,00-0,29 0,20-0,36 8,13-20,37 59,68-74,24

21,09 60,66 18,74 1,33 0,17 0,23 11,14 57,20

13,02-29 16 15 06-106,25 13,37-24,11 0,65-2,01 0 14-0,20 0 12-0 34 6,46-15,81 41,76-72,63

Водная вытяжка 3-2003

7,30 19,72 1,18 1,46* 0,23* 0,06 81,20 383,58

4,54-10 05 16,87-22,57 1,01-1,35 1,07-1,86 0,11-0,34 0 04-0,08 68,28-94,12 342,07-425,08

Раствор 3-2003

18,49 38,86 16,28 2,28 0,17 0,41 9,25 72,30

16 53-20 45 26 05-39,66 15,37-17,19 1,23-3,33 0 14-0,20 0,32-0,50 7,80-10,70 61,61-82,99

Во'шая вытяжка 4-2003

8,75 20,03* 2,57 0,28 0,72 0 06 91,34 318,68

8,60-8 89 19-87-20,18 2,47-2,67 0 25-0,31 0 71-0,73 87,42-95,25 314,85-322,50

Раствор 4-2003

12,49 17 П2 15,20 0,98 0,18 0,35 10,19 41,97

10,05-14,93 12,14-23,30 14,85-15 56 0,92-1,04 0,13-0,22 0,29-0,42 8,43-11,95 40,50-43,43

*для вытяжек 4-2003 приведены интервалы лимитов

Оценивая корреляционные матрицы, полученные по данным водных вытяжек и

почвенныч растворов, характеризующие однотипность протекания химических процессов

в почве, мы получили, что в подстилочных горизонтах всех типов почв по данным водной

вытяжки прослеживается корреляционная зависимость содержания водорастворимых

форм Ре, Мп, Хп, К, Ыа и $1 с соединениями феиольной природы, что показывает

возможность миграции образованных соединений, как по профилю почвы, так и с

боковым стоком По данным почвенных растворов обнаружены единичные случаи

взаимосвязи содержания ФС и Fe и А1 Очевидно, это связано с высокой степенью вариабельности содержания металлов в почвенных растворах

Основным отличием при анализе взаимокоррелирующих показателей является наличие сильной прямолинейной зависимости между Свов и ФС во всех исследованных почвах по составу водной вытяжки (г=0 81-0 95) и отсутствие прямолинейной связи между этими показателями для почвенных растворов практически для всех типов почв и годов

Таким образом, водные вытяжки значительно отличаются от почвенных растворов по показателям, так или иначе связанным с общим содержанием углерода органических соединений В то же время для исследования содержания подвижных форм металлов (Fe, Mn, Zn) и соединений фенольной природы в подгоризонтах подстилки лесных почв водная вытяжка может быть рекомендована как наиболее соответствующая почвенному раствору, полученному m situ При исследовании миграции различных металлов в составе соединений с органическим веществом и оценке вклада водорастворимого органического вещества в процесс переноса металлов водная вытяжка будет давать искаженное представление о процессе в связи со значительной разницей в соотношении содержания углерода органических соединений и металлов в вытяжке и почвенном растворе

Глапа 4. Химический состав подстилок и органомннсральных горизонтов почв НЛГПВЗ по данным водных вытяжек.

4 1 Химический состав водорастворимых соединений подстилок и ор!аноминеральных горизонтов почв ЩТГПБЗ

Было изучено содержание различных металлов и фенольных соединений в водных вытяжках из ряда почв ЦЛГПБЗ Базовым объектом исследования выбраны ТПГ почвы

Для выделения однородных совокупностей среди исследованных подгоризонтов подстилки трех вариантов ТПГ почв был проведен кластерный анализ При этом было установлено, что в отдельную совокупность выделяется подгоризонт О, вторую совокупность образует подгоризонт F с небольшим процентом попадания подгоризонта О, а третий кластер сформирован подгоризонтом Н с небольшим процентом попадания подгоризонтов О и F Наиботыную неоднородность в пространственное распределение химических свойств почв вносят подгоризонты подстилки О и F С практической точки зрения проведенный анализ данных дает возможность проводить статистическую обработку как в пределах каждого подгоризонта, так и в обобщенной их совокупности

Содержание ФС практически во всех исследованных случаях являлось одним из дискриминационных показателей, т е наиболее чувствительных признаков, по которым в

исследованных случаях происходило разделение всей совокупности показателей на кластеры

Химическая характеристика (средние значения) водных вытяжек из подгоризонтов подстилки торфянисто-подзолисто-глееватой почвы приведена в таблице 6

Для различных вариантов ТПГ почв распложенных на транзитно-аккумулятивных и транзитных позициях в ландшафте и под разным напочвенным покровом, установлено однотипное распределение содержания водорастворимых форм почти всех исследованных элементов и соединений в профиле подстилки Для большинства элементов и соединений (Мп, Хп, К, Ыа, 81, Са, Свов, ФС) характерно убывание содержания водорастворимых форм вниз по профилю Имеющиеся различия в уровнях содержания исследуемых показателей, очевидно, связаны с различием состава растительных сообществ

Таблица б Показатечи химического состава подстилок ТПГ почвы ЦЛГПБЗ по данным водной вытяжки

горизонт мг/л рН

К N3 Ре | Мп | Си Сорг ФС

Разрез 1

О Не определялось 1,72 0,20 0,13 0,02 981,09 21,75 4,39

Г 2,53 0,11 0,06 001 758,70 16,20 4,20

Н 0,75 0,05 | 0,08 0,01 669,54 13,75 4,46

Разрез 2

О 113,52 3,31 но 1,26 0,52 0,21 0,00 994,55 39,77 4,17

Ь 31 36 2,15 19,46 1,59 0,16 0,14 0 00 766,42 30,69 4,05

Н 14,62 1,94 8,08 0,69 0,06 0,15 0,00 666,20 17,90 4,19

АЕ 5,17 1,63 110,01 0,62 0,05 0,15 0,00 н о 7,02 н о

Разрез 3

О 89,32 7,90 2,10 0,30 0,98 0,05 0,10 657,91 110,61 4,55

Р 19,72 7,30 1,18 1,46 0,23 0,06 0,04 383,58 81,20 3,95

Н 10,97 н о 0,80 0,88 0,08 0,05 0,03 362,65 35,22 4,02

Разрез 4

ь 54,58 6 22 5,29 0,25 2,03 0,13 0,04 454,42 ^ 41,27 5,53

¥ 20,03 8,75 2,57 0,28 0,72 0 06 0,00 318,68 91,34 4,66

Н 16,48 4,26 1,35 0,36 0,06 0,04 0,00 341,63 90,16 4,27

Проведенный корреляционный анализ помог выявить статистически значимые связи между содержанием ФС и водорастворимых форм соединений металлов, а также некоторых других показателей химических свойств ТПГ почвы (табл 7)

Значимая корреляционная связь между содержанием ФС и содержание Ре, Мп, 7л хорошо согласуется с литературными данными о влиянии содержания марганца и кальция на содержание фенольных кислот, связи полифенольиых соединений с железом, сродстве

цинка к низкочолекулярным органическим соединениям (Faitun, Johansson, 1999, Bloorafield, 1957, riaig, 1955, Добровольский, 1997)

По отношению к Си такой зависимости не обнаружено, что говорит о том, что ее подвижность, в исследуемых почвах, очевидно, связана с другими органическими соединениями, как жидкой, так и твердых фаз

Обращает на себя внимание наличие сильной прямолинейной связи водорастворимых фенольных компонентов подстилки с К и Na Также было обнаружено наличие одинаковой силы корреляционной связи между указанными элементами, содержанием водорастворимого Si, Сорг и ФС Возможно, в почве происходит образование соединений смешанною состава (органо-кремниевых) с включением катионов Na и К В почвах подверженных промораживанию возможно осаждение аморфной кремнекислоты с захватом ионов металлов, в частности К и, в меньшей степени, Na (Dietzel, 2005) Множественный регрессионный анализ показал наличие достоверной связи между содержанием ФС и водорастворимого кремния При этом на 76% общее варьирование содержания ФС обусловлено варьированием содержания Si, Na

Таблица 7 Коэффициенты корреляции по Спирмепу между содержанием фенольных соединений и некоторых элементов (мг/л) в подстилках ТПГ почв ЦШ'БЗ по данным водной вытяжки (достоверны с Р~>0 95)________

Разрез, позиция в ландшафте Горизонт п ГТоказате™ химических свойств Коэффициенты корреляции

Мп 0 77

СИ-F+H 54 Zn Соогвнич гоедкн 0 60 0 87

Разрез 1 О 18 Мп 0 63

транзитно- Сое гаи кч toe дин 0 53

аккумулятивная F 18 Fe Zn 0 59 0 58

Н 18 Fe с ^осганн 1 сосднн 0 56 0 75

Na 0 77

К 0 94

O+FJ-H 18-20 Mg St 0 67 0 67

Разрез 2 автоморфная Мп г ^органич согцип 0 69 0 81

Na 0 81

О 6-8 К Zn 0 81 081

н 6-8 К 0 77

к 0,92

Si 0,68

Разрез 3 о+г+н 18 Мп 0,85

транзитно- Си 0,60

акк> мулятивная г '-'органнч сое дчн 0,83

F к 0,83

н Fe 0,89

Сорганкч сое янн 0,89

и К и возможен путь образования смешанных органо-кремниевых соединений с

присоединением Иа и К

Таким образом, для подстилок ТПГ почв обнаружена тенденция связи содержания

подвижных форм некоторых исследованных металлов (Бе, Мп, Zn, К, №) с содержанием

фенольных соединений, и, опосредованно, с формированием почвенного профиля

Также были исследованы водные вытяжки из подстилки и некоторых

органоминеральных горизонтов бурозема, перегнойно-глеевой, низинной торфяно-

глсевой, дерново-подзолистой и подзолистой почв Результаты представлены в таблице 8

Табчица 8 Показатеш химического состава подстилок и органогенных горизонтов почв ЦЛГПБЗ по данным водной вытяжки___

гор мг/л

К | N3 | Ь| | Ре | Мп | Ъп ] Си | Сорг | ФС рН _

бурозем (5)

Ь 49 32 1,81 4,72 0,39 | 4,25 | 0,14 0,04 510,38 61,31 5,83

Р 33,43 2,18 1,79 1,01 2,47 ! 0,07 0 04 424,50 42,87 5,28

Н 7,35 | 2,27 0,85 0,71 0 81 | 0,03 0,03 152,13 861 5,24

де рново-подзолистая (8)

Ь 24,05 1,06 3,24 0 30 1,11 0,16 0,11 229 13 19 08 5 08

Р 15,88 2 08 1,39 0,58 0,33 0,11 0,07 207,74 21,22 4,80

Н 5,12 0,43 0 84_| 0,29 0,03 0,07 0 02 71,30 6,13 5,05

подзолистая(9)

Ь 37 29 | 2,65 | 3,22 | 0,36 ( 1,28 | 0,08 | 0,07 | 342,40 | 54,18 | 4,47

перегнойно-глеевая (6)

Ъ 27,88 0,53 6,29 0,08 1,42 0,08 365,70 47,66 6,38

Адер 18,96 7,19 3 00 0,70 0 50 0,03 310,33 25,73 5,75

А 1,30 1,29 1,41 0,32 0 07 0,01 108,72 6,46 6,30

торфяно-глеевая (7)

Т 1,04 | 1,65 | 1,87 | 0,06 | 0,11 | 0,02 | | 63,17 | 5,32 | 7,17

При анализе однородности подгоризонгы подстилки разделяются по степени разложенности органического вещества Дискриминантами при этом, как и в случае ТПГ почв, являются содержание Сорг, ФС, а также К, Б]

При рассмотрении данных анализа химического состава водных вытяжек исследуемых почв можно выделить две группы элементов и соединений изменение содержания которых в профилях почв происходит сходным образом Это К, Б1, Мп, Сорг, ФС и 2л, содержание которых убывает вниз по профилю, и Ре и для которых характерно наибольшее содержание в х оризонтах Р и Адер

В этих почвах также сохраняются связи содеря^ания ФС с концентрациями водорастворимых форм различных элементов (Ре, Мп, Тп, К, >)а и 81), выявленные для ТПГ почв (табл 9) Корреляционная связь между содержанием водорастворимых мономерных фенольных соединений и Ре, Мп, Ъп, К была обнаружена и в подстилках А1-Ре-гумусовых подзолов (Артемкина, Горбачева, 2006)

По содержанию водорастворимых форм элементов наибольшие отличия наблюдаются между ТПГ почвами и низинной торфяно-глеевой почвой Для последней

характерно относительно низкое содержание К, Ре, Мн, С и соединений фенолыюй природы Это может быть связано с низкой подвижностью соединений макроэлементов и железа в условиях нейтральной среды (рН 7,2) ТПГ почва отличается максимальным содержанием в!, К, Хп, Сорт и Ре, что обусловлено преимущественно сфагновым составом напочвенного покрова Для бурозема характерно более высокое содержание Мп, что также связано с составом слагающего подстилку растительного материала - лиственный опад

Табчица 9 Коэффициенты корречяции по Спирмену между содержанием феночьных соединений и некоторых элементов (мг/л) в подстилках ряда почв ЦЛГБЗ по данным водной вытяжки (достоверны с Р>0 95)_____

почва Горизонт п Показатели химических свойств Коэффициенты корреляции

К 0 88

Б! 0 88

Бурозем L+F+H 18 Мп гп Си с ^оргянич соеднн 0 81 0 74 0 66 0 95

Г 6 Мп _ 0 84

К 0,97

Бг 0,76

L+Адео+А 13 Мп 0,89

Перегнойно- Хп 0,84

глеевая с —'"Тля ни ■ соеднн 0,97

К 0 99

Адер 6 га Сорганич сосдин 0 89 0 94

А 6 Сорганич соеднн 0 83

к 0 63

№ 0 79

51 0 54

L+F+H 18 Ре Мп 0 58 0 67

Дерново-подзолистач гп Си Срргенич соедим 0 60 0 78 0 84

L 6 Си 081

Ыа 0,88

гп 0,81

Си с оР1 якнч соеднн 0,83 0,90

Н 6 к 0,81

Изучение органопрофилей за 5 чет показало, что, несмотря на различные климатические условия и типы почв, для большинства элементов наблюдается сходство в распределении их водорастворимых форм в профиле подстилки Различия в уровнях содержания подвижных форм тех или иных элементов и соединений в подстилках почв разных типов определяет состав растительного материала и принадлежность к типу почвы Кроме того, различие уровней изучаемых показателей в органопрофилях нескольких почв одного типа может быть связано с положением почвы в ландшафте

Перераспределение водорастворимых форм элементов и соединений в подгоризонтах подстилки протекает во всех изученных типах почв сходным образом и связано со степенью переработки органогенного материала подгоризонтов подстилки и миграционного оттока наиболее подвижных форм соединении элементов Вероятно, это можно объяснить тем, что исследованные почвы расположены на небольшой территории и характеризуются одним типом биохимической трансформации растительного опада 4 2. Пространственное варьирование содержания водорастворимых фенольпых соединений и металлов

В исследуемых ТПГ почвах было изучено пространственное варьирование содержания водорастворимых фенольных соединений и металлов на территории ограниченной участком геохимического профиля в ЦЛГПБЗ, и вклад факторов, вызывающих это варьирование и формирование однородных совокупностей показателей химических свойств почв

В качестве факторов варьирования рассматривались местоположение почвенного разреза, пространственная неоднородность подгоризонтов подстилки по содержанию исследуемых компонентов, свойства этих подгоризонтов, а также случайные факторы, включающие аналитическую погрешность и погрешности, связанные с отбором хранением и подготовкой образцов к анализу Выяснение роли факторов в варьировании водорастворимых форм металлов и ФС было осуществлено с помощью дисперсионного анализа иерархического комплекса

На ландшафтном уровне содержание водорастворимых ФС, Ре, Мп и Zn зависит, главным образом, от местоположения почвенного разреза относительно элементов рельефа и степени разложенности подгоризонтов подстилки При этом фактором максимального действия для содержания водорастворимых форм Мп и 2п является только степень разложенности опада в подгоризонтах подстилки Для Ре уже несколько возрастает влияние положения разреза, а содержание водорастворимых ФС в равной мере определяется как степенью переработки опада, так и положением разреза и, соответственно, связанными с этим степенью пироморфизма, типом растительных ассоциаций и пр

На уровне почвенного разреза, так же как и на уровне различных элементов рельефа, пространственная неоднородность подгоризонтов подстилки не вносит существенного вклада в варьирование содержания водорастворимых фенотьных соединений Общее варьирование их содержания определяется, главным образом, степенью разложенности растительного опада

Глава 5 Соединения (Ьенольнон природы в почвенных растворах почв ЦЛГПБЗ

5 1 Свойства фенольных соединений в почве

Рассмотрены основные источники и пути поступления соединений фенольной природы в почву, общее содержание и качественный состав в почвенных растворах, а так же некоторые свойства в почве, в том числе возможная регуляторная роль 5 2 Фенольные соединения в почвенных растворах некоторых почв ЦЛГПБЗ закономерности и динамика изменения их содержания

Концентрация многих исследуемых элементов сильно изменяется в зависимости от срока отбора пробы раствора в суточном масштабе, поэтому есть определенные трудности в интерпретации полученных данных и выявлении общих закономерностей их поведения В связи с этим была проведена группировка элементов по характеру их поведения в межсуточной динамике (в течение недели)

Таблица 10 Группировка химических соединений по поседению в межсуточной динамике в почвенных растворах ТПГпочв____

Разрез Горизонт Характер поведения соединений

Резкие скачки концентраций Колебание около среднего уровня Слабо изменяющие концентрацию

1-2001 F Мп, Си Zn, Al, Са, Mg Fe, Si, P, К, Na, Copr фенольн соед, рН

1-2002 F Fe, Мп, Си, К, Са, рН Zn, Mg, Copr P, Al, Na, фенольн соед

2-2002 F Fe, Мп, К Na, рН Cu, Mg Zn, Si, P, Al, Copr фенольн соед

Н Fe, Мп, Си, Zn, К, рН Al, Mg, фенольн соед Si, P, Na, Ca, Copr

АЕ Ге, Мп, Си, К, Са, РН Zn, Na, Mg, Cop, фенольн соед Si, Al

3-2003 F К, Mg, Са, Р, Fe, Мп, Zn, Си Al, Na, фенольн соедин, Si, Copr, pH

4-2003 F Мп, Си, Na Ca, Fe, Zn, К фенольн соедин, Si, Copr, P, Al

Примечание резкие скачки концентраций - изменение концентраций бочее, чем в 2раза, колебание окочо среднего уров)ш - изменение конг^нтрации в 1 5-2 раза, слабо изменяющие концентрацию - изменение концентрации менее, чем в 1 5-2 раза

Из таблицы 10 видно, что фенольные компоненты входят в группу соединений, концентрация которых в почвенных растворах наряду с углеродом органических соединений, Si, Al, Р относительно стабильна В работах некоторых исследователей (Регуляторная роль почвы в функционировании таежных экосистем, 2002, Hammer, 2004), было высказано предположение, что фенольные соединения выполняют ряд регуляторных функций в экосистеме, в основном наптвленных на регулирование скорости разложения органического вещества и высвобождения элементов минерального питания растении

Нами было проведено изучение динамики изменения содержания ФС в почвенных растворах на трех уровнях - годовом, суточном и внутрисуточном в ТПГ почвах

Сравнение состава почвенных растворов полученных из одного и того же разреза ТПГ почвы в разные годы показало, что по содержанию многих компонентов они сильно отличаются, в то время как содержание соединений фенольной природы остается на одном уровне в пределах временного варьирования соединений (рис 1)

Годовая динамика содержания фенольных соединений в почвенных растворахТПГ почвы

2 * >5"

I £ | 40,00 5 л о с; |||! 20,00

Эра?

0,00

>—е— гор Р, 2002 г —С—гор Р, 2001 г

сроки отбора образцов (сутки)

Годовая динамика содержания фенольных соединений в почвнных растворахТПГ почв (2003-2004 г г)

1 2 3

сроки отбора образцов (сутки)

гор Р, 2003 г , в-гор Р. 2004 г^

Рис 1 Сравнение содержания фенольных соединений в почвенных растворах р 1 торфянисто-подзописто-глееватой (ТПГ) почвы в разные годы

Содержание фенольных соединений, равно как и многих других элементов в почвенных растворах при рассмотрении внутрисуточных изменений их уровней, может зависеть как от разновременной интенсивности активности биоты, так и от выпадения осадков, особенно это касаегся ливневых дождей В то же время активность биоты, способствующая разложению органического вещества почв, также находится в зависимости от выпадения осадков и заполнения среды их обитания дождевыми водами

Для выявления влияния интенсивности жизнедеятельности биоты на уровни содержания ФС в течение одних суток одновременно со временем конца отбора проб

почвенного раствора (двухчасового), из шлангов пробоотборника отбирались пробы воздуха, находящегося в равновесии с почвенным раствором, для определения содержания в нем СОг как интегрального показателя интенсивности деятельности биоты На рис 2 представлен ход изменения содержания этих двух показателей

Синхронность изменения уровней содержания исследуемых показателей, нарушаемая выпадением обильных осадков, позволяет предположить, что содержание фенольных соединении в почвенных растворах в значительной степени зависит от интенсивности деятельности биоты График строился по средним значениям из пяти пробоотборников, так что некоторая «смазанность» тенденции могла объясняться еще и этим Обращает на себя внимание отсутствие прямолинейной связи в почвенных растворах ТПГ почв 2003г между содержанием углерода органических соединений и ФС (см также главу 4), поэтому представленное на рис 5 выражение зависимости не является

Зависимость между содержанием ФС в почвенных растворах и С02 в равновесной газовой фазе ТПГ почвы

фсП

С02!

1 23456789 1011 сроки отбора проб

Рис 2 Изменение содержаний фенольных соединений и равновесного с почвенным раствором СО2 газовой фазы ТПГ почвы (р 1-2003) во ьнутрисуточной динамике Примечание Отбор проб производился через каясдые 1-2ч в дневное время

опосредованным Ранее было установлено (Hammer, 2004), что регулирующая роль внесенного водорастворимого меченого катехола в процессе минерализации органического вещества почв не зависит от химических свойств почвы Автор связывает влияние фенольных соединений на изменение направления минерализации органического вещества почв с воздействием микробного сообщества, хотя прямых доказательств этого она не смогла получить В наших исследованиях показано, что уровни содержания водорастворимых фенольных соединений зависят от интенсивности воздействия биоты и, для подзолистых почв - это замедление минерализации органического вещества почв, также будет зависеть от регулирующего воздействия биоты

Табчица 11 Содержание феночьных соединений (ФС) в почвенных растворах разных типов почв и других природных объектах ЦЛГБПЗ за 2004г (иг/л)_

Почва, вода Растительность Время отбора Горизонт, стоки Сорганич соединен ФС pH

29 06 04 \ 129,03 721 5 79

Ельник с примесью березы и подростом рябины Напочвенный покров - сфагнум с куртинами черники, папоротник, кислица (редко), отдельные растения хвоща и майника Н 99,71 4 05 6 12

Ь 82,11 8 25 4 35

30 06 04 Н 66,47 2 70 4 56

боковой сток 82,11 2 20 4 32

ТПГ почва, полкроновый сток 29,33 ниже ПО 5 92

рЗ и 46,92 8 76 4 67

01 07 04 н 44,92 6 35 4 32

верховодка 0 ниже ПО 4 33

5 07 04 лизим р-р О+Р+Н 4 49 78

7 07 04 лизим р-р О+Ь Ш 0 43 8 34

9 07 04 лизим р-р О+Г+Н 46,56 0 11 8 32

ТПГ почва, р4 1льник-осинник мертвопокров-ный, напочв покров - хвоя 7 07 04 Р Р 69,84 81,48 8 56 14 81 5 93 5 84

Н ниже ПО 421

н ниже ПО 3 95

В древостое 802Р, 01 07 04 н 40,85 3 24 4 13

единично клен, подрост в 23,34 ниже ПО 4 39

ели В напочвенном в 17,5 ниже ПО 4 28

Бурозем, р 5 покрове преобладают н 17,51 0 82 4 68

кислица, папоротники, н ниже ПО 4 30

майник, ветреница, единично — осоки 02 07 04 н в 11,67 4 98 ниже ПО 4 65 4 56

в 29,18 ниже ПО 4 55

нв 40 85 ниже ПО 4 53

Перегной-но-глеевая В древостое 9Б1Е, подрост ели, рябины, черемухи, ивы, ольхи В напочвенном покрове -тавочга, хвол, тростник, папоротник, встречаются злаки, лютик 04 07 04 а!" А1 а1 29,18 29,18 17,51 23,28 1 86 5 74 2 30 2 61 2 61 581 541 4 63 4 80 4 98

5 07 04 сток берез сток осин 34,92 1 36 ниже ПО 6 00 6 93

Р 6 6 07 04 Адерн Адерн А1 Л1 93,12 40,74 34,92 17,46 9 49 1 68 0 74 0 43 6 09 7 25 7 15 7 40

А1 23,28 0 74 7 23

сток берез 11,64 ниже ПО 6 60

Т 29,10 0 12 7 90

Т 34,92 1 05 7 80

8 07 04 Т 46,56 ниже ПО 7 88

Торфяно-глеевая В древостое 6ЕЗОс1Б, подрост рябины, ольхи, Т Т 29,10 29,10 ниже ПО ниже ПО 781 7 96

низинная березы, бересклет, т 11,64 ниже ПО 7 42

почва, р 7 папоротники,таволга 9 07 04 т т 1164 ниже ПО 0 12 7 72 7 58

т 17,46 0 42 7 49

т 11,64 0 12 7 56

Болото выше Редкостойный осинник

по склону относит с елью и березой, напочвенный покров - 2 07 04 23,34 10 15 3 88

рр 3,4,6 сфагновые мхи, пушица

Вода р Межи 2 07 04 29,18 0 13 6 81

Тесная корреляционная связь между содержанием в почвенных растворах углерода

и ФС отмечалась только для почвенных растворов, полученных в 2001 и 2002 г г, т е

годах с экстремальными погодными условиями времени пробоотбора (высокие температуры, отсутствие осадков продолжительный период) Для 2003, 2004, 2005гг, с «нормальными» климатическими условиями и для всех изученных типов почв не наблюдалось тесной корреляционной зависимости между этими показателями Эго подтверждает тезис U Hammer (2004) о том, что, очевидно, дериваты микроорганизмов способные усиливать или замедлять разложение ароматических структур, селективно производятся самой микробиологической системой Саморегуляция в почвенном растворе поддерживается постоянной концентрацией соединений, регулирующих процесс минерализации органического вещества почвы или опада

Соединения фенолыюй природы сохраняют относительную стабильность уровней содержания в почвенных растворах во времени на годовом, суточном и внугрис> точном уровнях, причем последний контролир}ется деятельность почвенной биоты

Пространственная и временная вариабельность содержания водорастворимых фенольных соединений относительно невелика, в среднем 24 и 33%, что также подтверждает стабильность содержания ФС в почвенном растворе Коэффициент варьирования СОг, отражающий интенсивность гетеротрофной активности почв, также находится на этом же уровне и составляет в среднем 30%

Анализ данных (табл 11, 12) по содержанию фенольных соединений в различных природных водах показал, что общие закономерности в различии уровней содержания ФС в почвенных растворах разных типов почв сохраняются для двух пет исследования По содержанию ФС исследованные почвы можно расположить в следующей последовательности ТПГ > подзолистые, перегнойно-глеевая > бурозем > низинная торфяно-глеевая В минеральных горизонтах содержание соединений фенольной природы значительно ниже Различия в уровнях содержания ФС в почвенных растворах различных типов почв в 2004 и 2005гг находятся в пределах пространственной и временной вариабельности

Различное содержание соединений фенольной природы в подстилках разных типов почв может быть связано с различным содержанием фенольных соединений в растениях, формирующих опад Для подстилок сформированных сфагновыми мхами характерно среднее содержание фенольных соединений (Katase, Kondo, 1984) Высокое содержание соединений фенольной природы характерно для листьев черники (до 20% дубильных веществ) и брусники (Муравьева, 1981, Jalal, Read, Haslam, 1982) В исследованных нами почвах более высокое содержание фенольных соединений характерно для ТПГ, дерново-подзолистой и подзолистой почв, в напочвенном покрове которых присутствуют вышеназванные кустарнички и сфагновые мхи Подстилка бурозема, перегнойно-глеевой

Таблица 12 Содержание фенольных соединений (ФС) в почвенных растворах

разных типов почв и других природных объектах ЦЛГБПЗ за 2005г (мг/л)

Почва, вода Растительность Время отбора Горизонт, стоки Сорганич соединен ФС рН

ТПГ почва, рз Ельник с примесью березы и подростом рябины Напочвенный покров - сфагнум с куртинами черники, папоротник, кислица (редко), отдельные растения хвоща и маиника 27 06 05 Р 97,28 19,81 5,36

Н 69,05 13,56 5,02

ЕШ 64,15 8 13 4,36

подкр сток 11,39

верховодка 11,12

29 06 05 Р 101,72 16,28 4,10

Н 93,25 11,78 3,99

ЕгЬ 64,25 4 60 4,42

30 06 05 Р 117,39 13,79 5,62

Н 114,16 16,99 5,48

I 07 05 Р 93,04 15,56 3,15

Н 86 41 10 51 4,24

Бурозем, р 5 В древостое 802Р, подрост ели Напочвенный покров-кислица, папоротники, майник, ветреница, единично - осоки 1 07 05 н 3 65 4,53

в 2 83 4,79

2 07 05 н 49,30 3 44 4,83

в 36,26 321 5,11

Пере1 нойно-глеевая по«ва, Р 6 В древостое 9Б1Е, подрост ели, рябины, черемухи, ивы, ольхи В напочвенном покрове -таволга, хвощ, тростник, папоротник, встречаются злаки, лютик 1 07 05 Адер 75,10 15,36 6,96

2 07 05 Аден 81,01 11,32 7,52

Торфяно-глеевая низинная, р 7 В древостое 6ЕЗОЫБ, подрост рябины, ольхи, березы, бересклет, папоротники,таволга 26 06 05 Т 34,50 0,19 8,19

27 06 05 т 28,42 0,56 8,21

дерново-подзолистая Р 8 7Е 1Б 20, в подтеске рябина, осина, ечь Напочвенный покров сфагнум (в микропониженнях), кукушкин лен, осоки, злаки, черника, костяника, майник, кислица, щитовник 4 07 05 н 82,33 11,58 6,16

АЕ 32,93 2,34 6,14

ев 16,47 0,48 5,72

в 16,47 Ниже ПО 6,01

4 07 05 н 37,75 3,69 6,32

АЕ 15,57 1,04 5,55

ЕВ 12,93 0,92 5,73

в 8,32 0,05 5,65

подзолистая Р 9 Ельник-березняк с примесью рябины, в напочвенном покрове - кислица, маиник, черника, папоротник, зеленые мхи осоки, злаки 5 07 05 АЕ+Н Ниже ПО

Ебел 27,96 3,27 5,21

Вохр! 13,72 6,63

Во\р2 13,05 1,35 6,20

6 07 05 АЬ-41 30,28 5,30 5,35

Ебел 31,94 5,37 5,30

Во\р1 19,02 1,72 5,35

Вохр2 17,69 1 53 5,32

болото сфагнум 2 07 05 15,54

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ

1 Иванилова С В Сравнение показателей некоторых химических свойств почвенных растворов и вытяжек из торфянисго-подзолисто-глееватой почвы ЦЛГПБЗ Тезисы докладов X международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2003»

2 Малинина М С , Иванилова С В Металлы и фенольные соединения в вытяжках и потаенных растворах из торфянисто-подзолисто-глееватых почв // «Современные проблемы загрязнения почв» Материалы международной научной конференции Москва, 2004

3 Иванилова С В Металлы и фенольные соединения в почвенных растворах и экстрактов из торфяносто-подзолисто-глееватой почвы ЦЛГПБЗ Тезисы докладов всероссийской конференции VII Докучаевские молодежные чтения «Человек п почва в XXI веке» Ст-Петербург, 2004

4 Иванилова С В Оценка роли водорастворимых фенольных соединений в подвижности некоторых металлов в подегилке торфянисто-подзолисто-глееватой почвы ЦЛГПБЗ// «Экологические функции лесных почв в естественных и антропогенно нарушенных ландшафтах», Материалы Международной научной конференции, Петрозаводск, 2005

5 Малинина М С, Иванилова С В Почвенные растворы торфянисто-подзолисго-глееватых почв ЦЛГПБЗ и сравнение некоторых показателей их химических свойств с экстрактами из них// Вестник московского университета, серия 17, почвоведение, 2005, №4

6 Малинина М С, Иванилова С В Водорастворимые фенольные соединения и некоторые макро- и микроэлементы торфянисто-подзолисто-глеевагых почв ЦЛГПБЗ // Вестник московского университета, серия 17, почвоведение, 2006, № 2

7 Малинина М С, Караванова Е И, Беляшша Л А , Иванилова С В Сравнительная характеристика водных вытяжек и потаенных растворов, полученных из горфянисто-подзолисто-глееватых почв Центрального Лесного Государственного Биосферного заповедника// Почвоведение, 2007, №4

Подписано в печать 12 04.2007 Формат 60x88 1/16 Объем 1 75 п л Тираж 100 экз Заказ № 642 Отпечатано в ООО «Соцветие красок» 119992 г Москва, Ленинские горы, д 1 Главное здание МГУ, к А-102

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Иванилова, Светлана Владимировна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Объекты и методы исследования.

1.1 объекты исследования.

1.2 методы исследования.

ГЛАВА 2. Общее содержание химических элементов в почвах ЦЛГПБЗ.

ГЛАВА 3. Сравнение состава почвенных растворов и экстрактов торфянисто-подзолисто-глееватых почв ЦЛГПБЗ.

3.1 Методы получения почвенных растворов.

3.2 Сравнение показателей химических свойств почвенных растворов и экстрактов из торфянисто-подзолисто-глееватых почв ЦЛГПБЗ.

ГЛАВА 4. Химический состав подстилок и органоминеральных горизонтов почв ЦЛГПБЗ по данным водных вытяжек.

4.1 Химический состав водорастворимых соединений подстилок и органоминеральных горизонтов почв ЦЛГПБЗ.

4.2 Пространственное варьирование содержания водорастворимых фенольных соединений и металлов.

ГЛАВА 5. Соединения фенольной природы в почвенных растворах почв ЦЛГПБЗ.

5.1 Свойства фенольных соединений в почве.

5.2 Фенольные соединения в почвенных растворах почв ЦЛГПБЗ, закономерности и динамика изменения их содержания.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Состав и свойства водорастворимых соединений почв Центрально-лесного государственного природного биосферного заповедника"

Состав водорастворимых соединений является показателем, позволяющим судить о миграции и перераспределении различных элементов и соединений в почве, о взаимодействии жидкой и твердых фаз. Изучение жидкой фазы почвы является ключом к пониманию педогенеза и многих экологических функций почвы. Жидкая фаза почв является связующим звеном при трансформации органического вещества почв, средой, без которой не осуществляются все биохимические реакции (Kalbitz, 2003).

Несмотря на значимость проблемы изучения химии почвенных растворов, сведения об их составе и свойствах в литературе крайне ограничены. Отчасти это связано с трудоемкостью их получения, отчасти со сложностью интерпретации получаемых данных, хотя знание состава и свойств почвенных растворов предостав.ляет исследователю большие возможности. Так, изучение состава лизиметрических вод дает возможность получить представление и просчитать потоки различных элементов через почву. Однако установка лизиметров весьма трудоемка и не всегда может быть оправдана целями исследования (Lawrence., David, 1992). Сведения о составе растворов, в разной степени связанных с твердыми фазами почв, могут охарактеризовать уровни содержания элементов питания растений. Растворы, полученные методом центрифугирования информативны при изучении доступности питательных элементов, ионообменных равновесий и T.n.(Davies, Davies, 1963, Zabowski, Ugolini, 1990). Но для получения достаточного объема раствора для полного анализа требуется специальное оборудование, большой объем почвы и длительный промежуток времени (Matschonat, Vort, 1992).

Выделение растворов несмешивающейся жидкостью с последующим центрифугированием получило в свое время довольно широкое распространение (Elkhatib et al, 1986, Mubarak, Olsen, 1976). Однако эти методы имеют свои ограничения из-за возможности получения почвенных растворов, слабо отражающих естественное соотношение элементов в почве

Davies, Davies, 1963). К тому же, использование несмешивающихся жидкостей имеет ограничение в применении в связи с высокой степенью токсичности реагентов. Такой же реактив, как этилбензолацетат, как известно, нетоксичен, но дорог (Elkhatib et al, 1986).

Наиболее доступным и, вследствие этого, широко распространенным методом изучения жидкой фазы почвы является исследование различных экстрактов из высушенных почв. В качестве экстрагентов используют воду, слабосолевые растворы или растворы разбавленных кислот и органических соединений.

Наряду с этим, для определения в почвенном растворе элементов питания растений или содержания загрязняющих веществ применяется метод вакуум-фильтрации. Растворы, полученные этим методом, дают представление о составе капиллярной и рыхлосвязанной влаги (в минеральных горизонтах); и позволяют составить мнение об относительно устойчивых квазиравновесных состояниях систем химических элементов в почвах (Малинина, Мотузова, 1994, Barbee, Brown, 1986, Haines, Waide, Todd, 1982, Hendershot, Courchesne, 1991). Преимуществом этого метода является, в первую очередь то, что растворы отбираются непосредственно в полевых условиях, то есть в нативных почвах, а не в той или иной степени измененных, как во всех указанных выше вариантах исследования жидкой фазы почв. Кроме того, изучение динамики изменения состава растворов, полученных в полевых условиях, позволяет учитывать влияние разновременной активности почвенной биоты, что вряд ли возможно по данным вытяжек из почвы.

Поэтому представляет интерес параллельное изучение состава жидкой фазы почв, полученной двумя различными методами - экстракцией различными растворителями из высушенных образцов и полученной в полевых условиях с помощью вакуумной фильтрации, позволяющее оценить и сравнить содержание различных компонентов в жидкой фазе, полученной в естественных и стандартизованных условиях.

Изучению экстрагируемых из высушенной почвы подвижных форм соединений металлов, предположительно входящих в состав жидкой фазы почв, посвящено достаточно много работ различных исследователей (Малинина, Богатырев, Малюкова, 1999, Понизовский и др. 1997, Brummer at all, 1983, McBride, Blasiak, 1979 и другие). Однако большинство предлагаемых методов извлечения подвижных форм соединений металлов предназначено для минеральных горизонтов. Подстилке, как объекту изучения, уделяется мало внимания. А ведь именно в подстилке формируется химический состав дальнейшего как вертикального, так и латерального стока. Здесь металлы могут связываться с различными органическими веществами, как гумусовыми, так и неспецифичными для почв. То, что неспецифические органические соединения как наиболее активная и динамичная часть органического вещества почвы, способна принимать непосредственное участие в почвенных процессах, отмечала в своих работах еще И.В. Александрова (1960). Представителями этой группы соединений являются фенольные соединения - сильные комлексообразующие агенты (Gallet, Keller, 1999). Однако в большинстве работ, посвященных изучению этих компонентов в почвах, основное внимание исследователей привлекают вопросы, связанные с влиянием фенольных соединений на рост и развитие растений и с проблемой загрязнения. В то же время, соединения фенольной природы принимают активное участие в таких почвообразующих процессах как гумусообразование и подзолообразование (Кононова, 1951, Орлов, 1974, Katase, Kondo, 1989, Tsutsuki, Kondo, 1995), могут выполнять регуляторную роль в процессе минерализации органического вещества. Фенольные соединения составляют значимую часть водорастворимых соединений органического вещества растительного опада (Whithead, Dibb, Hartley, 1983) и могут участвовать в миграции различных элементов в почвенном профиле (Blumfield, 1957).

Целью данной работы является изучение закономерностей формирования состава и свойств жидкой фазы почв Центрально-лесного государственного природного биосферного заповедника (ЦЛГПБЗ).

Для этого были поставлены и выполнены следующие задачи:

1. провести сопоставление состава жидкой фазы почв, полученной методом вакуумной фильтрации и различных экстрактов из почв

2. выявить закономерности формирования общего содержания макро-и микроэлементов в почвах ЦЛГПБЗ

3. выявить закономерности формирования содержания химических элементов и соединений фенольной природы в жидкой фазе почв ЦЛГПБЗ

4. оценить пространственное и временное варьирование содержания металлов и фенольных соединений в жидкой фазе почв ЦЛГПБЗ.

Заключение Диссертация по теме "Почвоведение", Иванилова, Светлана Владимировна

выводы.

Сравнение состава почвенных растворов и различных вытяжек (0,1 н НС1, 0.01н СаСЬ, водная) показало, что для изучения содержания подвижных форм металлов (Fe, Мп, Zn) и соединений фенольной природы в подгоризонтах подстилки лесных почв может быть рекомендована водная вытяжка как наиболее соответствующая почвенному раствору, полученному in situ. При исследовании миграции различных металлов в составе соединений с органическим веществом водная вытяжка будет давать искаженное представление о процессе в связи со значительной разницей в соотношении содержания углерода органических соединений и металлов в вытяжке и почвенном растворе.

Подстилки всех типов изученных почв сходны по профильному распределению водорастворимых форм элементов и соединений вне зависимости от типовой принадлежности почв. Для большинства исследованных элементов и соединений (Мп, Zn, К, Si, Са, Свов, фенольные соединения) характерно убывание содержания водорастворимых форм вниз по органопрофилю. Имеющиеся различия в уровнях содержания исследуемых показателей связаны с различием состава напочвенного покрова.

В подстилочных горизонтах всех типов почв прослеживается корреляционная связь содержания водорастворимых соединений некоторых исследованных химических элементов (Fe, Мп, Zn, К, Na, Si, А1) с соединениями фенольной природы, что показывает возможность миграции образованных соединений, как по профилю почвы, так и с боковым стоком.

По содержанию фенольных соединений в почвенных растворах исследованные почвы можно расположить в следующей последовательности: ТПГ > подзолистые, перегнойно-глеевая > бурозем, низинная торфяно-глеевая. Уровни содержания соединений фенольной природы в растворах разных типов почв определяются составом растительного материала, слагающего горизонты подстилки, и степенью выраженности признаков гидроморфизма в почвенном профиле.

5. Содержание фенольных соединений в почвенных растворах сохраняет постоянство на трех уровнях исследования (годовом, суточном, внутрисуточном), возможно, в связи с регуляторной функцией фенольных соединений в процессе минерализации органического вещества почв. На внутрисуточном уровне выход фенольных соединений в раствор контролируется интенсивностью деятельности биоты.

6. Пространственная вариабельность содержания фенольных соединений почвенных растворов и СО2 газовой фазы относительно невелика и составляет в среднем 24% и 30%. Временное варьирование содержания соединений фенольной природы находится на том же уровне (34%), что отражает стабильность содержания водорастворимых фенольных соединений в почве и сопряженность их выхода в раствор с деятельностью биоты.

7. Основной вклад в варьирование водорастворимых форм Fe, Zn, Мп и соединений фенольной природы вносят положение почвы в ландшафте и степень разложенности растительного материала в подгоризонтах подстилки. Фактором максимального действия для содержания водорастворимых форм изученных металлов является степень разложенности опада в подгоризонтах подстилки, а содержание соединений фенольной природы в равной мере определяется как степенью переработки опада, так и положением почвы в ландшафте.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Изучение валового состава исследуемых почв позволило не только получить их общую химическую характеристику, но и оценить какие однородные совокупности по исследованным признакам они образуют, что необходимо для лучшего понимания протекающих в исследованных почвах химических процессов и корректного применения статистической обработки полученных данных.

Для выявления сходства и различия в валовом составе различных горизонтов исследуемых почв применили кластерный анализ. При разделении всей совокупности на два кластера выделяются подстилка и минеральные горизонты. Такое разделение обусловлено более высоким содержанием С и низким Si, Al и К в горизонтах подстилки по сравнению с минеральными горизонтами. Разделение на 3-4 кластера ведет к выделению различных минеральных горизонтов, а все-подгоризонты подстилки разных типов почв образуют одну устойчивую совокупность. Только следующий уровень кластерного анализа позволяет разделить подстилки по степени разложенности органогенного материала. Ни на каком этапе не было разделения подстилок по типам почв. Разделение же их на подгоризонты обнаруживается четко и определяется биохимическим процессами образования подстилки и трансформации органического вещества.

Для минеральных горизонтов отдельный кластер образуют горизонты низинной торфяно-глеевой почвы и горизонт Адер перегнойно-глеевой почвы, то есть почв, находящихся по сравнению с другими почвами в экстремальных условиях почвообразования (подъем жестких грунтовых вод, отсутствие дренажа), для них характерно более высокое содержание Са, Р, Fe. Минеральные горизонты остальных почв преимущественно объединяются в группы по своей генетической природе.

По показателям валового состава изученные почвы можно разделить на две группы - это почвы находящиеся в аккумулятивной позиции с выраженными признаками гидроморфизма и почвы транзитных и транзитноаккумулятивных участков ландшафта с присутствием признаков оглеения в нижней части профиля. Ведущим фактором, определяющим это разделение, является степень гидроморфизма.

Хотя изучение состава различных экстрактов из высушенных почв и является одним из наиболее распространенных методов исследования жидкой фазы почв, оно не позволяет судить о состоянии почвы в определенный момент времени. Почвенные растворы, полученные методом вакуумной фильтрации, дают представление о химическом составе рыхлосвязанной и капиллярной влаги, то есть о той составляющей жидкой фазы почв, в которой может протекать большинство химических реакций. Сравнение состава и закономерностей распределения элементов по почвенному профилю в почвенных растворах, полученных методом вакуум-фильтрации, с составом водных и других экстрактов из почв позволяет получить представление о разнице в исследовании живого и неживого объекта и представляет большой интерес.

В нашем исследовании было установлено, что состав ни одной из стандартных вытяжек из почв для определения металлов (0.1н НС1, 0.01н СаСЬ и водная) по содержанию железа, марганца, цинка и меди не отражает в полной мере содержание их в природных почвенных растворах. В то же время, состав водной вытяжки, особенно из подгоризонта F подстилки, соответствовал почвенному раствору по содержанию железа, марганца и цинка.

Сравнение большого числа почвенных растворов из подстилки ТПГ почвы с водными вытяжками из соответствующих подгоризонтов показало, что содержание всех изучаемых химических элементов, кроме углерода, в целом в вытяжках ниже или соответствует содержанию в растворах. Содержание углерода органических соединений в вытяжках гораздо выше, чем в почвенных растворах, а соединений фенольной природы выше или совпадает.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Иванилова, Светлана Владимировна, Москва

1. Абрамова Л.И., Уланова Н.Г. Парцеллярное сложение основных типов ельников в условиях Центрально-лесного государственного заповедника // Генезис и экология почв Центрально-лесного государственного заповедника. М.: Наука, 1979, с 149-171.

2. Александрова И.В. К методике изучения качественного состава органических веществ в почвенных растворах.// Почвоведение, 1960, №11, с 85-87.

3. Артемкина Н.А., Горбачева Т.Т. Поступление мономерных фенольных форм в почву из растительного опада и подстилки в ельниках зеленомошных. //Лесоведение, 2006, № 3, с 50-56.

4. Биокатализаторы и их модели М., Высшая школа, 1968, 195 с.

5. Богатырев Л.Г., Свентицкий И.А., Шарафутдинов Р.Н., Степанов А.А. Лесные подстилки и диагностика современной направленности гумусообразования в различных географических зонах.// Почвоведение, 1998, №7, с 864-875.

6. Болдескул А.Г. Формы фосфора в буроземах чернопихтово-широколиственных лесов юга приморья// Почвоведение, 2002, №1, с78-86.

7. Волынец А. П., Маштаков С. М. Определение фенольных соединений в растительном материале.// Методы определения фитогормонов, ингибиторов роста, дефлоиантов и гербицидов. М.: Наука, 1973, с 3949.

8. Воробьева Л. А. Химический анализ почв. Изд. МГУ, 1998,272 с.

9. Гладкова Н. С. Ртуть в почвах ненарушенных лесных ландшафтов. Дисс.канд. биол. наук, М., 1999, 138 с.

10. Ю.Гладкова Н. С, Малинина М. С. Модель распределения валовой ртути в профиле подзолистых почв ЦЛГБЗ на основе концепции

11. Ртуть/Биомасса».// Почвоведение, 2005, №8, с 960-967.

12. Говоренков Б.Ф. Сезонная динамика состава лизиметрических вод в песчаной подзолистой почве под лиственничником.// Почвоведение, 1975, №12, с 11-17.

13. Гончарук Н.Ю. Почвенный ' покров Центрально-лесного государственного биосферного заповедника. Дис. канд. биол. н. М.: МГУ, 1995,203 с.

14. В.Горбачева Т. Т., Лукина Н. В., Артемкина Н. А. Динамика содержания полифенолов при разложении опада и подстилки в ельниках зеленомошных Кольского полуострова.// Лесоведение, 2006, №3, с 15-23.

15. М.Гришакина И. Е. Особенности микробной трансформации азота в почвах южной тайги (на примере ЦЛГПБЗ). Дис. канд. биол. н., М.; МГУ, 2007, 129с.

16. Дмитриев Е.А. Математическая статистика в почвоведении. Изд. МГУ, 1995, 320 с.

17. Кабата Пендиас А., Пендиас X. Микроэлементы в почвах и растениях., М.: Мир, 1989,439 с.

18. Карпачевский JI.O., Строганова М.Н., Трофимов С.Я., Гончарук Н.Ю. Организация почвенного покрова Центрально-лесного государственного биосферного ^ заповедника // Почвенные исследования в заповедниках. М., 1995, с. 17-37.

19. Ковда В. А., Самойлова Е. М., Бугаевский В. К./Миграция солей в луговых почвах содового засоления// Докл. АН СССР, 1972, т. 207-2, с 441-444.

20. Колесников М.П. Флавоноиды и перилен в почвах.// Почвоведение, 1992, №4, с 24-31.

21. Конова Н. И., Летунова С. В. Марганец в биосфере (экологические аспекты)., М.: Наука, 1991, 143 с.

22. Кононова М. М. Проблема почвенного гумуса и современные задачи его изучения. М.: Издат. АН СССР, 1951, 389 с.

23. Кононова М. М., Александрова И. И. Фенольные соединения почвы и их роль в образовании гумусовых веществ// материалы I всес. Симпозиума «Фенольные соединения и их биологические функции». М.: Наука, 1968, с 302-310.

24. Копцик Г. Н., Первова Н. Е. Анализ структурно-функциональной организации лесных почв южной тайги как основа почвенно-экологического мониторинга.// Лесоведение, 2000, №1, с. 12-22.

25. Кошелева Ю. П., Трофимов С. Я. Фосфор в ненарушенных почвах южной тайги (на примере Центрально-лесного государственного природного биосферного заповедника). // Вестн. Моск. Ун-та. Сер. 17. Почвоведение, 2005, №4, с 23-29.

26. Куваева Ю. В. Содержание и состав фенольных кислот в некоторых почвах Нечерноземной зоны.// Почвоведение, 1980, №1, с 97-106.

27. Лузиков А. В., Трофимов С. Я., Заварзина А. Г., Загоскина Н. В. Растворимые фенольные соединения, общий и аммонийный азот в лесных подстилках ненарушенных ельников Центрально-лесного заповедника.// Почвоведение, 2006, № 8, с 928-934.

28. Макаров М.И., Малышева Т.Н., Недбаев Н.П., Петрова С.В. Закономерности аккумуляции фосфора органических соединений в горных почвах и отдельных гранулометрических фракциях// Вестн. Моск. Ун-та. Сер. 17, Почвоведение, 2000, №2, с 8-13.

29. Малинина М. С. Поведение Zn в почвах и ландшафтах Кандалакшского заповедника. // Почвоведение, 1993, №7, с 91-95.

30. Малинина М.С. Сравнение величин рН, содержания цинка и меди в вытяжках и почвенных растворах некоторых почв Беломорского побережья. Тез. Докл 1 Всероссийской конф. «Лизиметрические исследования почв» М., МГУ, 1998, с 69-73.

31. Малинина М. С., Богатырев Л. Г., Малюкова Л. С. Особенности поведения Zn в лесных подстилках северных экосистем.// Почвоведение, 1999, №4, с 91-96.

32. Малинина М. С., Гладкова Н. С. Модель распределения валовой ртути в профиле подзолистых почв ЦЛГБЗ на основе концепции «Ртуть/Биомасса».// Почвоведение, 2005, №8, с 960-967.

33. Малинина М. С., Караванова Е. И. Иерархические уровни и показатели неоднородности химического состава и свойств лесныхпочв северо-таежных ландшафтов.// Почвоведение, 2002, № 8, с 945953.

34. Малинина М. С., Мотузова Г. В. Методы получения почвенного раствора при почвенно-химическом мониторинге.// Физические и химические методы исследования почв., Изд-во МГУ, 1994, с 101129.

35. Миняев Н.А., Конечная Г.Ю. Флора Центрально-лесного государственного заповедника. JL: Наука, 1976, 104 с.

36. Муравьева Д. А. Фармакогнозия (с основами биохимии лекарственных веществ). М.: Медицина, 1981, 656с.

37. Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв. М.: Наука, 1974, 324 с.

38. Орлов Д.С. Химия почв. Изд. МГУ, 1992, 400с.

39. Панин М. С., Бирюкова Е. Н. Динамика содержания меди и цинка в почве прикорневой зоны ячменя и пшеницы в период вегетации.// Агрохимия, 2005, №8, с 39-44.

40. Панин М. С., Бирюкова Е. Н. Закономерности аккумуляции меди и цинка в ризосфере растений.// Агрохимия, 2005, №1, с 53-59.

41. Первова Н. Е., Евдокимова Т. И. Состав почвенных растворов в подзоне южной тайги// Почвоведение, 1984, №1, с 32-39.

42. Почвоведение. Учебник для университетов./ Под редакцией В. А. Ковды., Б. Г. Розанова. Часть 1. Почва и почвообразование. М.: Высшая школа., 1988,400 с.

43. Регуляторная роль почвы в функционировании таежных экосистем. М.: Изд-во «Наука», 2002, 364с.

44. Родин Л.Е., Базилевич Н.И. Динамика органичесого вещества и биологический круговорот в основных типах растительности. М.-Л.: Наука, 1965,252 с.

45. Рожнова Т. А., Счастная Л. С. Изучение взаимосвязи растительности и почв в условиях Карельского перешейка.// Почвоведение, 1959, №1, с 19-29.

46. Самойлова Е. М., Демкин В. А. О составе различных фракций почвенного раствора// Почвоведение, 1976, №11, с 24-27.

47. Скрынникова И.Н. Опыт изучения почвенных растворов лесных подзолистых почв Московской области и их роли в процессах почвообразования//Почвоведение, 1948, №5, с 12-17.

48. Сокал Р. Р. Кластер-анализ и классификация: предпосылки и основные направления как принцип классификации.// Классификация и кластер. М.: 1980, с 5-19.

49. Соколов Н.Н. Рельеф и четвертичные отложения Центрально-лесного заповедника // Ученые записки ЛГУ. Сер. геогр. наук, 1949, выпуск 6, № 121, с 53-101.

50. Соколова Т. А., Дронова Т. Я., Толпешта И. И. Глинистые минералы в почвах. Изд. Тула: Гриф и К., 2005, 336 с.

51. Соколова Т. А. Калийное состояние почв, методы его оценки и пути оптимизации. Изд МГУ, 1987,48 с.

52. Спахов Ю.М., Спахова А.С. О составе свободных водорастворимых органических соединений в ризосфере древесных пород.// Почвоведение, 1970, №11, с 46-53.

53. Трофимов С.Я. Функционирование почв ненарушенных биогеоценозов южной тайги. Дис. докт. М.: МГУ, 1998, 389 с.

54. Убугунов Л.Л., Убугунова В.И., Мангатаев Ц.Д. Фосфатный фонд основных типов аллювиальных почв бассейна реки Селенги.// Почвоведение, 1998, №1, с 67-73.

55. Учрехелидзе Д. Ш., Мчеладзе М. IIL, Долидзе В. К., Арзиани Б. К. Разложение фенола в красноземе.// Субтропические культуры (Махарадзе, Анасеули). 1990, №3, с 130-135.

56. Ушакова Г. И. Биогеохимические особенности миграции элементов в еловых и сосновых лесах Кольского полуострова.// Почвоведение, 1995, №6, с 759-767.

57. Физико-химические методы исследования почв. М.: Наука, 1968, 382с.

58. Фуксман И. Л., Новицкая Л. Л.,-Исидоров В. А., Рощин В. И. Фенольные соединения хвойных деревьев в условиях стресса.// Лесоведение, 2005, №3, с 4-11.

59. Царева Р. И., Семенова Т. А. Идентификация и количественное определение фенольных кислот в торфяной почве. В сб.: Пластидный аппарат и жизнедеятельность растений. Минск : Наука и техника, 1971, с 95-101.

60. Шаврыгин П.И. Соотношение между почвенными растворами и водными вытяжками в засоленных почвах//Почвоведение, 1947, №3, с. 172-177

61. Шилова Е.И. Почвенный раствор как система взаимодействия растений и микроорганизмов с почвенной средой // Докл. геогр. общ-ва, 1969, вып. 13, с. 12-30.

62. Якушкина Н.И. Физиология растений. М., Просвещение, 1980, 238 с.

63. Adams F., Burmester С., Hue N. V., Long F. L. A comparison of column-displacement and centrifuge methods for obtaining soil solutions.// Soil. Sci. Soc. Amer. J., 1980, vol 44, p 733-735.

64. Alberts E.E., Burwell R.E., Schuman G.E. Soil Nitratenitrogen Determined by Coring and Extraction Techniques // Soil. Sci. Soc. Amer. J., 1977, vol. 41, p 90-92.

65. Barbee G.C., Brown K. W. Comparison between suction and free-drainage soil solution samplers.// Soil Science, 1986, v 141, №2, p. 149-154.

66. Beauchemin S., N'dayegamiye A. and Laverdiere M.R. Phytotoxicity of fresh and composted wood wastes applied as organic amendments in soil.// Can. J. Soil Sci., 1999, vol 72, p 177-181.

67. Bloomfield C. The possible significance of polyphenols in soil formation.// J. Sci. Food Agr., 1957, vol 8, p. 389-392.

68. Box J.D. Investigation of the Folin-Ciocalteau phenol reagent for the determination of polyphenolic substances in natural waters.//Water Research, 1983, vol 17, p 511-525.

69. Brandi-Dohrn F.M., Dick R.P., Hess M., Selker J.S. Field evaluation of passiv capillary samplers.// Soil. Sci. Soc. Amer. J., 1996, vol 60, p 17051713.

70. Brown K.W., Thomas J.C., Holder M.W. Development of a capillary wick unsaturated zone water sampler. Cooperative agreement CR812316-01-0. USEPA, Environmental Monitoring Systems Lab. Las Vegas, NV.

71. Brummer G.W., Tiller K.G., Herms U., Ciayton P.M. Adsorption -desorption and/or precipitation dissolution processes of zinc in soil. // Geoderma, 1983, vol 31, №4, p 337-354.

72. Campbell, D.J., Kinniburgh D.G., Beckett P.H.T. The soil solution chemistry of some Oxfordshire soils: Temporal and spatial variability. J. Soil Sci., 1989, vol 40, p 321-339.

73. Coulson C.B. Davies R.I., Lewis D.A. Polyphenols in Plant, Humus and soil. 1. Polyphenols of leaves, litter and superficial humus from mull and mor sites// J Soil Sci, 1960, vol 11, №1, p 20-29.

74. Coulson C.B. Davies R.I., Lewis D.A. Polyphenols in Plant, Humus and soil. 11. Redaction and transport by polyphenols of iron in model soil column.//J Soil Sci, 1960, vol 11, №1, p 30-44.

75. Criquet S., Farnet A.M., Tagger S., Le Petit J. Annual variations of phenoloxidase activities in an evergreen oak litter: influence of certain biotic and abiotic factors.// Soil Biol. And Biochem., 2000, vol 32, p 1 SOS-ISO.

76. Davies В. E., Davies R. I. A simple centrifugation method for obtaining small samples of soil solution. //Nature, 1963, vol 198, p 216-217.

77. Di Bonito M. Trace Elements in Soil Pore Water: A Comparison of Sampling Methods // Thesis submitted to the University of Nottingham for the Degree of Doctor of Philosophy, 2005.

78. Dietzel M. Impact of cyclic freezing on precipitation of silica in Me-Si02-H2O systems and geochemical implications for cryosoils and -sediments //Chemical Geology, 2005, vol 215, p 79-88.

79. Elkhatib E. A., Bennett O. L., Baligar V. C., Wright R. J. A centrifuge method for obtain soil solution using an immiscible liquid. // Soil Sci. Soc. Am. J., 1986, vol 50, p 297-299.

80. Elkhatib E. A., Hern J. L., Staley Т. E. A rapid centrifugation method for obtaining soil solution.// Soil Sci. Soc. Am. J., 1987, vol 51, p 578-583.

81. Evans L. J. Podzol development north of Lake Huron in relation to geology and vegetation.// Canad. J. Soil Sci., 1980, vol. 60, p 527-539.

82. Faituri M., Johansson M-B. The Phenolic acid Distribution in the Humus Laers of Norway Spruce and Scots Pine Stands // Sustainable Management of Soil Organic Matter. British Society of Soil Science 15-17 September 1999, Edinburgh, p 331-345.

83. Fierer N., Schnirnel J.P., Cates R.G., Zou J Influence of balsam poplar tannin fractions in carbon and nitrogen dynamics in Alasran taiga floodplain soils// Soil Biol and Biogeochemistry, 2001, vol 33, p 18271839.

84. Gallet C., Keller C. Phenolic composition of soil solutions: comparative study of lysimeter and centrifuge waters. // Soil Biology and Biochemistry, 1999, vol 31, p 1151-1160.

85. Gallet С., Pellissier F. Phenolic Compounds in Natural Solutions of a Coniferous Forest.// Journal of Chemical Ecology, 1997, vol 23, № 10, p 2401-2412.

86. Godo G. H., Reisenauer H.M. Plant effects on soil manganese availiability// Soil Sci. Soc. Am. J., 1980, vol 44, p 993-999.

87. Goyne K.W., Day R.L., Chorover J. Artifacts caused by collection of soil solution with passiv capillary samplers.// Soil. Sci. Soc. Amer. J., 2000, vol 64, p 1330-1336.

88. Grossman J., Udluft P. The extraction of soil water by the suction-cup method: a review.// J. Soil Sci., 1991, vol 42, p 83-94.

89. Haider K. Biochemie des Bodens. Enke, Stuttgart, 1996, 354 p.

90. Haines B.L., Waide J.B. and Todd R.L. Soil solution nutrient concentrations sampled with tension and zero-tension lysimeters: Report of discrepancies. // Soil Sci. Soc. Am. J., 1982, vol 46, p 658-661.

91. Hamer U. Priming effects of dissolved organic substrates on mineralization on lignin, peat, soil organic matter and black carbon determined with 14C and 13C isotope techniques, 2004, p 176. http://www.forst.tu-dresden.de/Boden/pdfibamer2004prn.pdf.

92. Hartley R. D., Buchan H. High-performance liquid chromatography of phenolic acid and aldehydes derived from plants or from the decomposition of organic matter in soil// Journal of Chromatography, 1979, vol 180, p 139-143.

93. Hendershot W.H. and Courchesne F. Comparison of soil solution chemistry in zero-tension and ceramic cup tension lysimeters.// J. Soil Sci., 1991, vol 42, p 577-583.

94. Holder M., Brown K.W., Thomas J.C., Zabcik D., Murray H.E. Capillary-wick unsaturated zone soil pore water sampler.// Soil. Sci. Soc. Amer. J., 1991, vol 55, p 1195-1202.

95. Huang P. M., Wang T. S. C., Wang M. K., Wu M. H., Hsu N. W. Retention of phenolic acids by noncrystalline hydrozy-aluminium and iron compounds and clay minerals of soil. // Soil Sci., 1977, vol 123, № 4, pp 143-157.

96. HyderP.W., Fredrickson E. L., Estell R. E and Lucero M. E. Transport of Phenolic Compounds from Leaf Surface of Creosotebush and Tarbush to Soil Surface by Precipitation.// Journal of Chemical Ecology, 2002, vol 28, Number 12, p 2475-2482.

97. Jalal M. A. F., Read D. J., Haslam E. Phenolic composition and its seasonal variation in Calluna vulgaris.// Phitochemystri, 1982, vol 21, p 1397-1401.

98. Katase T, Kondo R. Vertical profiles of trans- and cis-4-hidroxicinnanmic acids and other phenolic acids in Horonobe peat soils, Japan// Soil Sci., 1989, vol 148, p 258-264.

99. Keller C., F.-L. Domergue. Soluble and particulate transfers of Cu, Cd, Al, Fe and some major elements in gravitational waters of a Podzol // Geoderma, 1996, vol 71, p 263-273.

100. Katase T. The different forms in which p-hydroxybenzoic, vanillic and ferulic acids exist in a peat soil.// Soil Sci., 1981, vol 132, № 6, p 436443.

101. Katase Т., Kondo R. Distribution of some different forms of some phenolic acids in peat soils of Hokkaido, Japan: 1. trans4-hydroxycinnamic acid.// Soil Sci., 1984, vol. 128, №3, p 220-225.

102. Kuiters A. T, Donneman C. A. Water-soluble phenolic substance in soil under several coniferous and deciduous tree species.// Soil Biology and Biochemistry, 1987, vol 19, №6, p 765-789.

103. Kuiters A. T. Role of phenolic substance from decomposing forest litter in plant-soil interactions// Acta Bot. Neerl., 1990, vol 39, №4, p 329348.

104. Kuiters А. Т., Sarink H.M. Leaching of phenolic compounds from leaf and needle litter of several deciduous and coniferous trees.// Soil Biol. Biochem., 1986, vol 18, № 5, p 475-480.

105. Lawrence G. В., David M. B. Chemical evaluation of soil solution in acid forest soils.// Soil Sciences, 1996, vol 161, p 298-313.

106. Lehmann R.G., Cheng H.H., Harsh J.B. Oxidation of Phenolic Acids by Soil Iron and Manganese Oxides.// Soil Sci. Soc. Am. J., 1987, vol 51, p 352-356.

107. Litaor M. I. Review of soil solutions samplers.// Water Resources Research, 1988, vol 24, p 727-733.

108. Lorenz S. E., Hamon R. E., McGrath S. P. Differences between soil solutions obtained from rhizosphere and non-rhizosphere soil by water displacement and soil centrifugation.// Europ. J. Soil Sci., 1994, vol 45, p 431-438.

109. Magid J., Christensen N. Soil solution sampled with and without tension in Arable and Heathland soils.//Soil Sci. Soc. Am. J., 1993, vol 57, p 1463-1469.

110. Malcolm R.L., McCracken RJ. Canopy drip: a source of mobile soil organic matter for mobilization of Fe and Al // Soil Sci. Soc. Am. Proc.,1968, vol 32, p 834-838.

111. Matschonat G., Vort R. Assessment laboratory method to obtain the equilibrium solution composition of forest soils.// European Journal of Soil Sciences, 1997, vol 48, p 545-552.

112. McBride M.B., Blasiak J.J. Zinc and copper solubility as a function of pH in an acid soil. // Soil Sci. Soc. Am. J., 1979, vol 43, p 545-552.

113. Meissner R., Rupp H., Schubert M. Novel lysimeter techniques a basis for the improved investigation of water, gas, and solute transport in soils.// J. Plant Nutr. Soil Sci., 2000, vol 163, p 603-608.

114. Menzies N.W., Bell L.C. and Edwards D.J. Characteristics of membrane filters in relation to aluminium studies solutions and natural waters //J. Soil Sci., 1991, vol 42, 585-597.

115. Mubarak A., Olsen R. A. Immiscible displacement of the soil solution by centrifugation.// Soil Sci. Soc. Am. J., 1976, vol 40, p 329-331.

116. Nolting H.-G., Schinkel K. Lysimeter Data in Pesticide Authorization. The Lysimeter Concept: ACS Symposium Series 699. American Chemical Society, Washington, DC, 1998, p 238-245.

117. Oess A, Cheshire M.V, McPhail D.V, Stall S, Vedy J-C. Elucidation of phenol-Cu enferaction mechanisms by potentiometry ESR UV absorption, spectroscopy and molecular simulations.// The Science of the Total Environment, 1999, vol 228, №1, p 49-58.

118. Olsen R.A., Bennett J.H., Blume D., Brown J.C. Chemical aspects of the Fe stress response mechanism in tomatoes. // J. Plant Nutr., 1981, vol 3,p 905-921.

119. Paul, F.E. Clark. Soil Microbiology and Biochemistry., Academic Press, London, 1996.

120. Paul J.W., Covert J.A., Beauchamp E. G. Influence of soil temperature and moisture on water-soluble phenolic compounds in manured soil// Can. J. of Soil Sci. 1993, vol 74, №1, 111-114.

121. Perez D. V., Reinaldo C. de Campos, Neli Do A. Meneguelli. Effects of soil sample storage treatment on the composition and Fe, Al, and Mn speciation of soil solutions obtained by centrifugation.// Water, Air and Soil Pollut., 2004, vol 151, p 195-214.

122. Rice E. L., Pancholy S. K. Inhibition of nitrification by climax ecosystems. III. Inhibitors other than tannins.// American J. Botany, 1974, vol. 61, p 1095-1103.

123. Riffaldi R., Saviozzi A., Levi-Minzi R. Phenolic compounds in soil under permanent pasture.// Agrochimica, 1989, vol 33, №4-5, p 380-386.

124. Riffaldi R., Saviozzi A., Levi-Minzi R. Retention of coumaric acid by soil and its colloidal components// Water, Air and Soil Pollut., 1990, vol 51, № 3-4, p 307-314.

125. Schofield R. K. A ratio law governing the equilibrium of cations in solution.// Soils and fertilizer., 1955, vol 18, p 372-375.

126. Shindo H., Kuwatsuka S. Behavior of phenolic substances in the decaying process of plants. V. Elution of heavy metals with phenolic acids from soil. Soil Sci. and Plant Nutr., 1977, vol 23, №2, p 185-193.

127. Stone A.T., Morgan J.J. Reduction and dissolution of manganese (111) and manganese (IV) oxides by organics: 2. Survey of the reactivity of organics.//Environ. Sci. Technol., 1984, vol 18, p 617-624.

128. Suflita J. M., Bollag J.-M. Polymerization of phenolic compounds by soil-enzyme complex.// Soil Sci. Soc. Am. J., 1981, vol 45, p 297-302.

129. Tinker P.B. Levels distribution and chemical forms of trace elements in plants. Philos. Trans. R. Soc. London, 294b, vol 41, 1981, p 332-339.

130. Tischner Т., Nutzmann G., Pothig R.//Determination of soil water phosphorus with a new nylon suction cup.//Bull. Environ. Contam. and Toxicol, 1998, №3,p 325-332.

131. Titus B. P., Kingston D. G. 0., Pitt С. M., Mahendrappa M. K./A lysimetric system for monitoring soil solutio chemistry //Can. J. Soil Sci., 2000, №l,p 219-226.

132. Tsutsuki K., Kondo r. Legnin derived phenolic compounds in different typs of peat profiles in Hokkaido, Japan// Soil Sci. and Plant Nutr., 1995, vol 41, p 515-527.

133. Verhagan H. L. M., Diederen H.S.M.A. Vergelijkingsmetingen van de analyse an monsternemings methoden van de vaste an vloei bare fase vanbodenmmonsters. I ITNO IMW rapport RSI/171 Additioneel programma Verzuringsonderzoen rapport n 6-1, 1991.

134. Wang S. С. Т., Tze-Ken Yang, Tze-Tang Chuang, Soil phenolic asides as plant growth inhibitors. //J. Soil Sci., 1967, vol 103, №4, p 239246.

135. Wang S. С. Т., Li S. W., Ferng Y. L. Catalytic polymerization of phenolic compounds by clay minerals.// Soil Sci., 1978, vol 126, p 15-21.

136. Wang S. С. Т., Wang M. C., Ferng Y. L., Huang P. M. Catalytic synthesis of humic substances by natural clays, silts and soils.// Soil Sci., 1983, vol 135, №6, p 350-360.

137. Whithead D. C., Dibb H., Hartley R. D. Bound phenolic compounds in water extracts of soils, plant and roots and leaf litter.//Soil Biol. Biochem., 1983, vol 15, № 2, p 133-136.

138. Wolt J., Graveel J. G. A rapid routine method for obtaining soil solution using vacuum displacement.// Soil. Sci. Soc. Amer. J., 1986, vol 50, p 602-605.

139. Zabowski D, Ugolini F.C. Lizimeter and centrifuge soil solution: seasonal differences between methods.// Soil Sci. Soc. Am. J., 1990, vol 54, p 1130-1135.