3 курс / 2 семестр / Экология ландшафтов / Глазовская_2012

Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской)

процесса гидрогенной аккумуляции веществ.

Аллювиальные слоистые почвы обладают кислой – близкой к нейтральной реакцией среды (4,7-6,1), повышенной емкостью катионного обмена (7-21 мг-экв/100г) с преобладанием Ca+ и Mg+ в верхней части почвенного профиля, Ca+ и Al+ в нижней части. Содержание органического вещества в дернине от низкого до высокого (0,9-5,8), с распределением в почвенном профиле преимущественно убывающим. Содержание обменного калия и подвижного фосфора высокое, но калий характеризуется резко убывающим профильным распределением, тогда как у подвижного фосфора четкий механизм распределения по профилю отсутствует.

Попытка выявить для аллювиальных слоистых почв общие закономерности, используя корреляционный анализ между почвенными свойствами показала, что во всех почвенных разрезах наблюдается высокие положительныекорреляции:гумус-магний,гумус-водород,гумус-калий.Взаимосвязи,выявленныемеждудругими почвенными свойствами, носят локальный характер и не распространяются на весь почвенный тип в целом.

Литература

1.Классификация и диагностика почв России / Шишов Л.Л., Тонконогов В.Д., Лебедева И.И., Герасимова М.И. Смоленск: Ойкумена. 2004. 342 с.

2.Шраг В.И. Пойменные почвы, их мелиорация и сельскохозяйственное использование. М.: Россельхозиздат. 1969. 270 с.

УДК 631.4:574.4

МИКРОБНАЯ ИММОБИЛИЗАЦИЯ УГЛЕРОДА И АЗОТА В ПОЧВАХ ГОРНО-ТУНДРОВОГО ПОЯСА СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ ФЕННОСКАНДИИ

М.Н. Маслов, М.И. Макаров

МГУ им. М.В. Ломоносова, факультет почвоведения, Москва, e-mail: maslov.m.n@yandex.ru

В экосистемах холодного климата, к которым принадлежат тундровые сообщества, из-за низкой микробной активности значительное количество азота (N), необходимого для питания растений, находится в составе слабо гумифицированного органического вещества. Поэтому концентрации его неорганических форм крайне низки, а их доступность является одним из основных факторов, регулирующих первичную продукцию и состав фитоценозов.

Возможныеклиматическиеизменениямогутпривестикповышениюуровнябиологическойактивности почвы и, следовательно, к повышению доступности N для растений. В этой связи большой интерес представляет изучение лабильных соединений C и N, в том числе, входящих в состав микробной биомассы, которая одновременно выполняет функции мобилизации и иммобилизации биофильных элементов в почве.

ЦельюнашейработыбылоустановлениестепенииммобилизацииСиNпочвеннымимикроорганизмами в горно-тундровых почвах Северо-Западной Фенноскандии, где тундровые растительные ассоциации занимают обширные пространства.

Район исследований охватывает горный массив, расположенный в северо-восточной части Швеции (68°21′N, 18°49′E) в 200 км севернее Полярного круга. Пробные площади были заложены в 5 наиболее распространенных сообществах горной тундры (табл. 1) на юго-западном макросклоне г. Ньюла (Nuolja) на высоте 800-1000 м н.у.м. Отбор образцов почв проводился в июле-августе 2011 г. в пределах каждого сообществав10повторностяхнаплощадиоколо1км2.Образцыотбиралисьизгенетическихгоризонтов(А/O, АС). Диагностика почв проводилась по WRB (2006).

Таблица 1

Характеристика исследованных сообществ и почв горных тундр

Лабильные соединения С и N экстрагировали 0,05 М K2SO4. С и N микробной биомассы (Смикр и Nмикр) определяли после 24-часовой фумигации почвы в парах хлороформа. Определение общего экстрагируемого органического C (Cорг) и общего экстрагируемого N (Nобщ) проводили на автоматическом анализаторе TOC- VCPN (Shimadzu), N аммонийных соединений (N-NH4+) определяли индофенольным методом, N нитратов (N- NO3–) – после их восстановления на кадмиевой колонке до нитритов и получения окрашенного азосоединения по Гриссу. N экстрагируемых органических соединений (Nорг) рассчитывали как разницу между Nобщ и суммой неорганических соединений элемента. Смикр рассчитывали как разницу между Cорг, в фумигированных и

210

Доклады Всероссийской научной конференции

нефумигированных образцах, а Nмикр как соответствующую разницу концентраций Nобщ.

На автоморфных элементах рельефа формируются почвы, относящиеся к группе Folic Leptosols, характеризующиеся развитием относительно мощного (до 30 см) органогенного горизонта. На транзитных и аккумулятивныхэлементахландшафтаформируютсяпочвыгруппыHaplicLeptosols,которыехарактеризуются значительной каменистостью всего профиля и существенно меньшим по мощности и содержанию общего органического С органогенным горизонтом. Различие условий формирования почв накладывает отпечаток на содержание и распределение в профиле лабильных соединений C и N (табл. 2).

Таблица 2

Содержание лабильных форм углерода и азота в почвах в естественном состоянии, мг/кг

для лептосоли, сформированной под зеленомошно-кустарничковым сообществом (dsh). В поверхностных горизонтах остальных изученных почв не установлено статистически достоверных различий в содержании Cорг. Для наиболее гидроморфной почвы, формирующейся под тундровой луговиной в понижениях рельефа, различия по содержанию лабильных форм Cорг в органогенном и минеральном горизонтах минимальны. Содержание Cорг в минеральном горизонте составляет около половины от значений, характерных для органогенного горизонта, что может быть связано с более интенсивной миграцией С в профиле в условиях более высокой обводненности этой почвы.

По содержанию Nорг почвы достаточно хорошо различимы: минимальное его количество приходится на лептосолисообществexp иdsh,занимающихвозвышенныеэлементыландшафта,авлептосолях,занимающих транзитное и аккумулятивное положение, количество Nорг возрастает. Распределение Nорг по профилю носит такой же характер, как и Cорг. Подобный характер внутрипрофильного распределения лабильных C и N может быть связан с распределением общих органических C и N, аккумулированных в относительно слабо гумифицированном органическом веществе почв.

В естественном состоянии почвы под сообществами exp и dsh характеризуются низким отношением Cорг/ Nорг в составе лабильных соединений. Вниз по геохимической катене это соотношение снижается, что говорит об обогащении азотом лабильного органического вещества с увеличением влажности почвы.

По содержанию N-NH4+ исследованные почвы статистически не различаются. Максимальное его содержание характерно для органогенных горизонтов, в минеральных горизонтах его количество в среднем в 2 раза ниже. Исключение составляют лишь почвы, формирующиеся под тундровой луговиной, где профиль не дифференцирован по содержанию N-NH4+, что также связано с положением в аккумулятивных элементах ландшафта и высокой влажностью почвы.

211

Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской)

Снижение количества Cорг в почве может быть следствием, во-первых, его аккумуляции в составе микробной биомассы, а во-вторых, его минерализации в процессе метаболизма почвенной микробиоты. Поскольку статистически достоверного увеличения содержания углерода микробной биомассы после инкубации не наблюдалось, мы можем предположить, что с повышением температуры до +15 оС в почвах горно-тундровогопоясасевернойШвецииусиливаетсяминерализацияорганическоговеществаиповышается эмиссия CO2.

Изменение содержания Nорг при инкубации почв имеет менее определенный характер. В большинстве случаев наблюдается менее выраженное в сравнении с Cорг снижение концентрации. Однако в ряде случаев концентрация Nорг не меняется. Отношение Сорг/Nорг повышается по сравнению с естественным состоянием, что говорит о переходе части общего Nорг в лабильную форму.

Концентрация N-NH4+ в почвах после инкубации практически не изменилась, что свидетельствует о лимитированности микробного сообщества доступностью N и неполной минерализации азотсодержащих органических соединений до неорганических. Концентрация N-NO3– также не повысилась, т.е. очень низкая активность нитрификации, характерная для исследованных почв, не повышается и при повышении температуры до +15 оС.

СодержаниеСмикр иNмикр вцеломнедемонстрируетярковыраженныхизмененийвпроцессеинкубации, однако отношение Смикр/Nмикр резко возрастает (до 5,1–8,6). Это говорит о преимущественной аккумуляции N в составе микробной биомассы почв при повышении температуры.

Результаты исследования демонстрируют, что возможное повышение температуры в тундре будет, прежде всего, влиять на содержание в почве Cорг, вызывая его потери вследствие минерализации. При этом почвенные микроорганизмы могут выступать в роли успешных конкурентов с растениями за повышение доступности азота, что может проявиться в задержке реакции продуктивности сообществ горной тундры на повышенную минерализацию органического вещества почвы.

УДК 912.4

КАРТА ГЕОХИМИЧЕСКИХ ЛАНДШАФТОВ ЮГА РФ

И.Ю. Матасова, В.В. Дьяченко

НПИ КубГТУ, Новороссийск e-mail: v-v-d@mail.ru;

Рассматриваемый регион с физико-географической точки зрения является наиболее разнообразным в Российской Федерации. В глобальном районировании [1] из 8 почвенно-генетических типов регионов здесь встречаются 7. Фактически отсутствуют только молодые моренные ледниковые равнины. Каждый тип характеризуется специфическим набором ландшафтообразующих факторов и элементарных почвенных процессов, что обусловлено различной историей развития, геологическими, климатическими и другими особенностями. В последние столетия важное значение приобрел фактор техногенеза, оказывающий конвергентно-дивиргентное влияние на ландшафты в различных частях региона. С точки зрения ландшафтногеохимическогорайонированияА.И.Перельманомздесьвыделеноболее25ландшафтовиз110встречающихся на территории бывшего СССР [2], хотя рассматриваемый регион занимает менее 3% площади.

Современный ландшафтный рисунок юга России определяется широким кругом природных и техногенных факторов. Влияние последних особенно нестабильно, подвержено трансформации и может быть как глобальным, так и очень локальным. Фактический уход государства (в области природопользования) из горных районов Кавказа привел, с одной стороны, к существенному улучшению экологической ситуации, а с другой, к локализации и интенсификации негативных следствий природопользования в районах, прилежащих к предприятиям, поселениям, районам военных действий и дорогам. Тем не менее, всё это происходит в определенной матрице природных условий и реакция окружающей человека среды во многом зависит от особенностей ее строения и истории развития (историко-геохимическая эмерджентность) [3]. Учесть все эти факторы в комплексе при мониторинге и оценке состояния окружающей среды позволяет ландшафтногеохимическое картографирование.

Картографированию ландшафтов юга России в целом, Северного Кавказа и отдельных регионов традиционно уделяли больше внимания физико-географы. Картографических произведений ландшафтногеохимического содержания значительно меньше. Необходимо отметить ряд карт, составленных коллективом под руководством В.А. Алексеенко, работы В.В. Добровольского и М.В. Ржаксинской, Н.Г. Назарова по Центральному Кавказу, И.А. Авессаломовой в Приэльбрусье и на Северо-западном Кавказе, В.В. Дьяченко по Восточному и Северному Кавказу, И.Ю. Матасовой по Черноморскому побережью, Л.Х. Сангаджиевой в Калмыкии, методической партии ИМГРЭ в Северной Осетии и др.

Использование данных работ, а также исследования авторов в рамках ФЦП «Научные и научнопедагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы» позволили составить единую для юга России (ЮФО и СКФО) карту геохимических ландшафтов масштаба 1:1000000. Данная карта предназначена для оценки структуры, степени антропогенного преобразования ландшафтов, а также параметров фонового распределения и региональных кларков химических элементов в почвах. Методической основой выделения геохимических ландшафтов являются представления Б.Б. Полынова о взаимосвязи между строением и химическим составом различных участков Земли. При выделении ландшафтов и картографировании юга

212

Доклады Всероссийской научной конференции

России были использованы принципы и классификационные признаки, разработанные его учениками и последователями М.А. Глазовской и А.И. Перельманом, а также В.А. Алексеенко, В.В. Добровольским, Н.С. Касимовым, Б.Ф. Мильковым, Мицкевичем и Ю.Я. Сущиком, А.Д. Хованским.

Использование в качестве таксономических параметров геологического строения и геохимии горных пород(26разновидностей),особенностейрельефа(12),химизмапочвенныхрастворов(10),факторааэральной миграции (4), обобщенных характеристик растительного покрова (10) и основных видов природопользования

(9) позволило выделить на юге России около 200 геохимических ландшафтов.

На первом классификационном уровне все ландшафты по соотношению основных видов миграции разделены на абиогенные, биогенные и техногенные. Далее ландшафты разделяются по особенностям ведущего вида миграции, поэтому абиогенные, биогенные и техногенные имеют различные таксономические признаки и классификации. Абиогенные ландшафты в пределах Земли А.И. Перельманом не разделялись, но, по всей видимости, необходимо отделять нивальные высокогорные и покровные.

Основными параметрами биогенной миграции являются биомасса и продуктивность живого вещества, по соотношению и величине которых на юге России выделены примитивно-пустынные (высокогорная скально-осыпная растительность), пустынные (северные пустыни Прикаспийской низменности), луговостепные(альпийскиеисубальпийскиелуговые,степииостепненныелуговые,сухиестепиипойменныелуга), лесные(хвойные,смешанные,лиственные)илугово-болотныеландшафты(марши).Техногенныеландшафты представлены сельскохозяйственными и разделяются на полеводческие и животноводческие. Среди первых преобладают ландшафты с севооборотом однолетних культур, в зависимости от степени нарушения естественного гидрологического режима разделенные на богарные, осушаемые, орошаемые и периодически заливаемые. Среди многолетних выделены сады, виноградники, чаевники. Пастбища и сенокосы, с учетом значительной роли бика разделяются по видовому составу растительности.

На третьем классификационном уровне все ландшафты по особенностям водной миграции в почвах разделены на классы. В случае комплексности почвенного покрова, существенных отличий классов водной миграции автономных и гетерономных элементов микрорельефа в формуле ландшафта через точку с запятой даются два класса. Кроме того, в случае резкой дифференциации почвенного профиля (солонцы, луговоболотные и т.д.) через дробь приводится характеристика классов водной миграции верхней и средней-нижней частей почвенного профиля [4].

На четвертом классификационном уровне, по предложению В.А. Алексеенко, ландшафты разделены по особенностям аэральной миграции. Однако, исследования [5] показали, что разделения на подверженные ветровой эрозии, неподверженные и с современным отложением эолового материала недостаточно. В подверженных ветровой эрозии необходимо выделять дефляционные поля и аккумулятивно-дефляционные (транзитные) ландшафты.

На пятом уровне по интенсивности механической миграции и водообмена, обусловленных рельефом, ландшафты разделены с учетом разработанного авторами коэффициента неоднородности, характеризующего отношениеихреальнойплощадиккартографической(горизонтальной)проекциинароды(поА.И.Перельману), а затем более детально, в соответствии с М.А. Глазовской, на элювиальные, трансэлювиальные и т.д.

На заключительном классификационном этапе (шестой уровень), ландшафты разделены по особенностям почвообразующих горных пород, которые в зависимости от генезиса, геохимии и литологии объединены авторами в двадцать шесть почвообразующих комплексов. Среди них как четвертичные рыхлые отложения (10), так и литифицированные горные породы различного возраста (16).

Таким образом, на территории занимающей 598,2 тыс. км2 (3,5% площади России) выделено 200 видов геохимических ландшафтов. Результаты картографирования показали, что большая часть территории (более 70%) занята техногенными ландшафтами и только 57 являются биогенными, а остальные, в той или иной степени, нарушены человеком. Кроме того, в настоящее время десятки, в прошлом достаточно крупных естественныхландшафтов исчезлиилиисчезают,т.к.ихплощадьсоставляетменее50км2.Фактически,дляюга России много десятилетий является актуальной задача создания Красной книги ландшафтов или экосистем. За последние 40-50 лет только в Краснодарском крае площадь естественных ландшафтов уменьшилась на 20-25%. Хозяйственное освоение региона привело к тому, что в равнинной части юга России: в Западном и ЦентральномПредкавказье,натерриторииРостовскойизападнойчастиВолгоградскойобластейестественные ландшафты практически уничтожены. В Астраханской области, Калмыкии и северном Дагестане, в горной части региона доля пашни значительно меньше, но, тем не менее, более половины территории занимают антропогенные модификации природных ландшафтов (пастбищные).

С точки зрения ландшафтно-геохимической дифференциации крайние позиции занимают Дагестан и Карачаево-Черкессия.ОсобенностиКарачаево-Черкессиинастолькосложныиразнообразны,чтокартографически их невозможно изобразить не только в масштабе 1:500000, но и на порядок более детальном. Это касается всех ландшафтообразующих факторов, но особенно геологического строения и растительного покрова. Фактически, территория Карачаево-Черкессии и прилежащей части Краснодарского края является своеобразным хранителем «генофонда»ландшафтовСеверногоКавказа. Побиологическойемкостииландшафтномуразнообразиюимнет равных.Здесьсохранились35природныхландшафтовиз57.Изучениеданнойтерриториидаетуникальныйшанс наблюдатьреакциюэкосистемнаразличныйуровеньконцентрацийхимическихэлементоввландшафте,таккак распространенные там горные породы на порядок, а иногда и более отличаются их фоновой концентрацией. С этим, несомненно, связаны многие территориальные вариации состояния и устойчивости биогеоценозов. В условиях прогрессирующего загрязнения, «металлизации» биосферы, развитие экосистемных исследований на ландшафтно-геохимической основе здесь сохраняет свою актуальность.

213

Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской)

Грядущее потепление вынуждает задуматься о возможных последствиях аридной трансформации ландшафтов Кавказа и развитии специальных исследований в этом направлении. Поэтому, большой интерес представляют реликтовые ландшафты субсредиземноморского типа, сосредоточенные на Черноморском побережье,отгородаАнапыдопоселкаАрхипо-Осиповка.Аридныередколесья,вытесненныесПредкавказья в результате глобальных климатических изменений и сохранившиеся лишь на южном склоне Кавказского хребта,представляютогромнуюценностьнетольковнаучном,эстетическомплане,нокактеперьвыясняется, и в практическом. Они имеют большое природоохранное значение, так как концентрируют редкий генофонд субсредиземноморской флоры, нигде на территории России, не встречающейся и представляют вариант ариднойтрансформацииландшафтоврегиона.Этиландшафтыиспытываютвсевозрастающуюрекреационную нагрузку, что наносит непоправимый вред экосистемам сухого средиземноморья развитым в узкой, шириной до нескольких километров прибрежной полосе.

РаботавыполненаврамкахреализацииФЦП«Научныеинаучно-педагогическиекадрыинновационной России на 2009-2013 гг.»

Литература

1.Глазовская М.А.Почвы мира. Т.2. М., 1973. 427 с.

2.Физико-географический атлас мира. М.: ГУГК СССР, 1964. 298 с.

3.Геохимия ландшафта и география почв. / Под ред. Н.С. Касимова и М.И.Герасимовой. Смоленск:

Ойкумена, 2002. 456 с.

4.Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта: Учебное пособие. Издание 3-е, переработанное и дополненное М.: Астрея-2000, 1999. 768 с.

5.Дьяченко В.В. Геохимия, систематика и оценка состояния ландшафтов Северного Кавказа. Ростов- на-Дону: Издательский центр «Комплекс», 2004. 268 с.

УДК 550.4:551.332.26 (470.2)

ГЕОХИМИЯ ЛЕНТОЧНЫХ ГЛИН СЕВЕРО-ЗАПАДА РОССИИ

Н.Н. Матинян

СПбГУ, Санкт-Петербургский университет, e-mail: Natalym101135@yandex.ru

На Северо-Западе России обширные площади занимают озерно-ледниковые низины, образовавшиеся в эпоху регрессии последнего Валдайского оледенения. Образованию водоемов у края ледника способствовали таяниеледникаиналичие«плотины»изнагроможденногоморенногоматериала,оставленного впредыдущие стадии его таяния [1].

Эти озера, уровни которых достигали 90 м и более, последовательно покрывали всю территорию проксимальной зоны ледника. Озерно-ледниковые низины протянулись с севера на юг: межсельговые ложбины Карельского перешейка, Приневская низина - Финского залива до Ладожского озера, ВолховИльменская низина - вдоль р. Волхов до озера Ильмень, Псковско-Чудская ограничена Лужской и Хаанью возвышенностями. Низины сложены своеобразными глинистыми породами, для которых характерна слоистость. Образование их происходило в приледниковых холодных озерах за счет моренного материала, размывающегося и переносившегося талыми водами ледника. В летний период в озера поступал несортированный материал (песок, щебень, крупная пыль), образуя песчано-пылеватый прослой, зимой, под ледяным покровом, осаждалась ледниковая муть, содержащаяся в талых водах, что приводило к образованию глинистого слоя. Летний песчано-пылеватый и зимний глинистый слои создают годичную ленту.

Анализ гранулометрического состава ленточных глин показал, что даже в пределах одной озерно-ледниковой низины количество той или иной фракции колеблется в широких пределах и зависит от условий формирования породы. Наиболее изменчив состав летних слоев. По содержанию физическойглинылетние слоиотносятсяксупесям,связнымпескамихарактеризуютсяпреобладанием фракции крупной пыли. Состав гранулометрических фракций в зимних слоях отличается большим постоянством. В них фракции мелкой пыли и ила составляют 58-65 %. Химический состав ленточных глин отражает основные закономерности их гранулометрического состава и карбонатности. По показателю SiO2: AL2O3 можно судить о соотношении глинистых и пылевато-песчаных прослоев. Возрастание доли песчано-пылеватого слоя в ленте глины должно увеличивать это соотношение. Наиболее высокий показатель отмечается в глинах Карельского перешейка (6-7). В глинах ВолховИльменской низины оно снижается до 4-5, что свидетельствует о большей глинистости прослоев. В связи с высокой глинистостью (80-90%) ленточные глины данной низины выделяются повышенным содержанием оксидов железа и алюминия.

Глины Псковско-Чудской низины характеризуются высоким содержанием СаО (7-8 %) при сохранении такого же количества Mg, как в других равнинах. Это указывает на то, что карбонатные минералы в этих глинах представлены кальцитом, а доломит присутствует в подчиненном положении. Глины Карельского перешейка отличаются накоплением Nа2O , что обусловлено разнообразием минералогического состава и, прежде всего, аккумуляцией калинатровыми полевыми шпатовыми. Характерной особенностью ленточных

214

Доклады Всероссийской научной конференции

глин всех низин, за исключение глин Псковско - Чудской низины, которые подстилаются карбонатными породами, является преобладание валового магния (2,1-3,0%) над кальцием (1,1-2,4%). Среди поглощенных оснований также преобладает магний.

Естьмнение,чтоваллередеимеломестовторжениеморскихвод,обогащенныхмагнием,вприледниковые бассейны, судя наличию примеси морских диатомовых водорослей к холодному пресноводному комплексу [ 2]. С продвижением на юг наблюдается тенденция к возрастанию содержания К2О и уменьшению N2О.

Химический анализ сезонных слоев ленточных глин показывает приуроченность многих оксидов -AL2O3, Fe2O3, TiO2, K2O, MgO, P2O5 к глинистым прослоям. За исключением глин Псковско-Чудской низины содержание оксидов кальция в сезонных слоях незначительно(1,3-2,5%). Он концентрируется в летних грубодисперсных слоях. Можно предположить, что карбонаты как обломочный компонент были перенесены водами тающего ледника с основным моренным материалом. Следует отметить, что химический состав сезонных слоев и годичной ленты в целом значительно различаются пространственно и зависит от условий их образования водоеме.

По средним показателям ленточные глины Северо-Запада России, по сравнению с другими регионами (Белоруссия, Эстония), обогащены SiO2,AL2O3,Fe2O3 и обеднены СаО.

Ленточные глины характеризуются самым высоким содержанием микроэлементов среди ледниковых пород. По сравнению с региональным фоном (среднее содержание микроэлементов в почвообразующих породахСеверо-ЗападаРоссии)вленточныхглинахнакапливаются Nb,Y,V.СодержаниеPb,Zn,Ni,Co,В,Мn близко к региональному фону. Особый интерес представляет выяснение пространственных закономерностей

ленточных глинах региона. Как показывают данные, микроэлементный состав ленточных глин различных низин заметно отличается. Особенно выделяются повышенным содержанием почти всех микроэлементов, кромеNb,Мо,глиныКарельскогоперешейка.Наиболеевысокийкоэффициентконцентрациивнихотмечается для Ni, Sr , Содержание микроэлементов в глинах Карельского перешейка отражает определенную связь с минералогическим составом подстилающих и окружающих кристаллических пород, богатых первичными минералами. Ленточные глины Псковско-Чудской низины, несмотря на их карбонатность, в основном, содержат нижефоновые концентрации, кроме Nb и Mn.

Всоставесезонныхслоевленточныхглинмикроэлементыпредставлены ввиде связанныхсглинистой составляющей породы и концентрируются в зимних слоях. К ним относятся Ni, Co, Zn, V, Pb,Cu, которые сорбируются глинистыми минералами или входят в состав их кристаллической решетки в виде изоморфной примеси. В грубодисперсном материале летних слоев концентрируются Zr, Sr, Мn, которые тяготеют к обломочным минералам.

Проведенные исследования показали, что геохимический состав ленточных глин Северо-Запада подвержен значительной изменчивости с продвижением с севера на юг и в пределах конкретной низины. Ленточные глины среди четвертичных пород наиболее обогащены многими макро и микроэлементами, что наследуется формирующимися на них почвами.

Литература

1.Малаховский Д..Б., Котлукова И.В. Рельеф //кн. «Природа Ленинградской области и ее охрана» Л.,1983

2.Квасов Д.Д., Краснов И.И. Основные вопросы истории приледниковых озер Северо-Запада // кн. «История озер Северо-Запада» Л. 1967.

УДК 631.47

ОСНОВНЫЕ ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПОТОКИ В ЛАНДШАФТАХ БАССЕЙНА р. АМУР (В ПРЕДЕЛАХ РОССИЙСКОЙ ТЕРРИТОРИИ)

А.Ф. Махинова (1), А. Н. Махинов (1), В.В. Ермошин (2)

(1)Институт водных и экологических проблем ДВО РАН, Хабаровск, e-mail: mahinova@ivep.as.khb.ru;

(2)Институт географии ДВО РАН, Владивосток, e-mail: yermoshin@tig.dvo.ru

Интенсификация освоения природных ресурсов в бассейне р. Амур (сведение лесных массивов, освоение месторожденийикатастрофическиепожары,атакжевовлечениебольшихплощадейземельвсельскохозяйственное производство в Китае) воздействует на ландшафтную сферу, нарушает природные биогенные процессы и геохимические потоки в почвах. Направленность геохимических потоков в бассейне р.Амур обусловлена рельефом и литогенной основой, биогенными характеристиками и водно-физическими свойствами почв.

Миграционная активность химических элементов в почвах зависит от их принадлежности к геохимическим группам и контролируется экологическими условиями ландшафтов. Для выделения ландшафтно-геохимических структур, различающихся по геохимическим потокам на территории бассейна Амура, были использованы собственные исследования, фондовые материалы, связанные с региональным фоном территории, а также опубликованные данные. Анализировались коэффициенты водной и биогенной миграции химических элементов в почвах при различных рН, а также их кларки и региональный фон территории. Выделены элементы-индикаторы, средние значения которых характеризуют фоновые почвы и, соответственно, ландшафтно-миграционные структуры (табл. 1 и 2).

215

Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской)

Таблица 1

Средние значения некоторых элементов-индикаторов в фоновых почвах различных типов ландшафтно-миграционных структур (Российская часть бассейна р.Амур)

Анализ содержания элементов в основных почвах бассейна Амура показывает, что железо и марганец определяют региональный геохимический фон (РГФ) природных ландшафтов и могут служить индикаторами геохимическихпотоков.Втаблице1приведенысредниесодержанияхимическихэлементоввфоновыхпочвах, которые в данной работе принимаются за общий региональный фон бассейна Амура. Ряды распределения железа и марганца в почвах природных ландшафтов и их околокларкового уровня в субстрате близки между собой. Для остальных исследованных микроэлементов их содержание в почвах по отношению к уровню кларка в субстрате понижено, при этом для кадмия отмечается уровень чрезвычайного дефицита. Специфику ландшафтно-геохимических потоков территории определяют состав и активность органического вещества:

1.В тундровых и лесотундровых ландшафтах геохимические потоки контролируются литологией

ипроцессами морозного выветривания. Многие авторы [1, 2] отмечают что в тундровых почвах уровень содержания в почвах меди, свинца и цинка низкий. Содержание бария и никеля напротив повышено, хотя и не превышает уровень кларка.

2.Геохимические потоки в лесных зонах определяются условиями миграции и аккумуляции железа

имарганца [1, 5]. В таежных ландшафтах показатели содержания халькофильных элементов (Cu, Zn, Pb) понижены, а марганца и железа относительно повышены.

3.По А.П.Виноградову [1957], содержание микроэлементов во всех почвах таежной зоны составляет десятые доли от кларковых величин. Исключение составляют Mn, Zn Pb, их содержание составляет 12-13% от валового. Подзолы бедны микроэлементами, что связано с составом почвообразующих пород, низкой гумусированностью.

ПосравнениюсусредненнымипоказателямисоставапочвообразующихпородюжнойчастиПриамурья [4] содержание в почвах меди, олова в 1,6 раз меньше среднерегиональных.

4.Процессы оглеения способствуют накоплению закисного железа. Для глеевых почв характерно повышенноесодержаниелитофильныхэлементов(Li,Mn),адляболотныхландшафтовбиогенноенакопление элементов [3, 5]. Содержание металлов в торфах сходно с содержанием их в лишайниках.

5.При ландшафтно-геохимическом районировании следует использовать и региональные показатели элементов по ОДК и ПДК, потому что данных на эту территорию мало.

Техногенныеландшафтыкаканомальныеучасткиобусловленылокальнымиконцентрациямиэлементов в природной среде, часто это разрабатываемые месторождения цветных металлов, углей и др. Для оценки формированиятехногенныхландшафтовбылипроанализированыместорожденияпотипудобываемогосырья (добычаугля,оловорудноеизолотоносноеместорождениеидр.).Геохимиятехногенезасвидетельствуетотом, что возможны вторичные зоны рассеяния, которые контролируется этапами разработки месторождений[4]. Распределение элементов в почвах различных географических районов и контролирующих их факторов позволили выделить девять ландшафтно-геохимических зон, что может служить основой при районировании бассейна Амура.

При составлении таблиц были использованы сокращения: ГП* геохимические процессы, ОргВ**- органическоевеществопочв,ФХ*-физико-химическиесвойствапочв,ОВ*-окислительно-восстановительные условия, ОР*- ореолы рассеяния. Почвы: ГорТн. –горно-тундровые; Гощ – горные органогенно-щебнистые; ПБст. –подбуры сухо-торфянистые; ПБ –подбуры; Поиг –подзолистые иллювиально-гумусовые; Бриг – буроземы иллювиально-гумусовые; Брдер –буроземы дерновые; Бргр. – буроземы грубогумусовые; Брслн.- буроземы слабо-ненасыщенные; Бркс.-буроземы кислые; Бргл – буроземы глеевые; Брсл.ог – буроземы слабонеасыщенныеоглеенные;БП–подзолисто-буроземные; Лг.гл –лугово-глеевые;Лг–лугово-глеевые;ЛгЧ

–лугово-черноземовидные; Кт –каштановые типичные; ЛгЧСа –лугово-черноземовид-ные карбонатные; Слч

–солончаки; Лг.т –лугово-глеевые типичные; ТБ –торфяные болотные; Бт – торфяно-болотные; Гл –глееземы; Лг.а –луговые аллювиальные; БЛг –лугово-болотные; Алг –аллювиально-глеевые; А – аллювиальные; Агр. – агроземы; Нн –нарушенные.

216

Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской)

Работа выполнена при поддержке проекта МНТЦ № 4008.

Литература

1.Виноградов А. П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах 2 изд., М., 1957

2.Виноградов А.П. О происхождении вещества земной коры. М.: 1961

3.Геохимия окружающей среды / Сает Ю. Е., Ревич Б. А., Янин Е. П. М: Недра, 1990. 335 с.

4.Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов. М., 2007.

5.Глазовская М.А., Касимов Н.С., Перельман А.И. Основные понятия геохимии ландшафтов, существенные для фонового мониторинга // Ландшафтно-геохимические основы фонового мониторинга природной среды. М.: Наука, 1989. С.8-25

УДК 550.47 : 502 : 911.2

ИДЕНТИФИКАЦИЯ НЕКОТОРЫХ ТЕХНОГЕННЫХ И ПРИРОДНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ АТМОСФЕРЫ НА УРАЛЕ МЕТОДОМ МАРШРУТНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ

Ю.Л. Мельчаков

Уральский государственный педагогический университет, Екатеринбург, e-mail: melchakov_y_l@mail.ru

Снижение чистоты атмосферного воздуха давно вызывает озабоченность. Наблюдаемые при этом помутнения воздуха чаще всего связывают с техногенными причинами, однако атмосферные помутнения, вызванные естественнымипричинами(преждевсегоконденсациейводяныхпаров),неявляютсяредкостью.В середине ХХ в. был установлен новый источник помутнений – выделяемые растениями летучие органические вещества, которые создают голубоватую дымку над лесом (еще Леонардо да Винчи очень четко описывал голубоватый туман, но неверно считал, что его источником были испарения растений). Представляется, что для обоснованных суждений о природе рассматриваемого явления нужны исследования, составной частью которых,кроместационарных,включающихопределениемолекулярногоиэлементногосоставаатмосферных аэрозолей в помутнениях [1, 2], могут быть и маршрутные наблюдения.

Кратко рассмотрим некоторые результаты визуальных наблюдений, выполненных в пределах Свердловской, Челябинской, Оренбургской, Курганской областей и республики Башкортостан (от 61о с. ш. до 52ос.ш.)в течение последних двадцати лет.

Наблюдениязачистотойатмосферыпроводились28.02.2011г.,20.11.2011г.и22.01.2012г.восновномс несколькихгорныхвершин:вокрестностяхг.Екатеринбургаивегочерте(абсолютныевысотысоответственно 525 и 300-319 м). Для сопоставимости результатов все наблюдения проведены в воскресные дни в условиях четко выраженного антициклона. Во все три срока наблюдений смог четко выражен в виде плотной пепельносерой завесы. Определена примерно одинаковая высота инверсионной «крышки»: 250 – 350 м (установлено по форме дымовых факелов с учетом высоты телебашни - 219 м и небоскреба – 188 м). Однако интенсивность смога заметно выше 20.11.2011 г. и 22.01.2012 г. Причина: нетипичная, почти бесснежная погода зимой 20112012гг.Так,вокрестностяхг.Екатеринбургавысотаснежногопокрова22.01.2012г. составила10-15смвместо обычных для этого времени года 35-45 см. При этом большая часть снега из городской черты была вывезена за пределыгорода.Именноуказанныйфакторрезкоусилилтакой специфическийисточникзагрязнениявоздуха, как асфальтовую пыль, стираемую с дорожного полотна преимущественно шипованными покрышками многочисленных автомобилей.

Другое отличие зимы 2011-2012 гг. – обнаруженные смоговые явления над лесопарком площадью 1000 га, находящимся на юго-восточной окраине г. Екатеринбурга (при этом значимых источников загрязнения воздуха влесопаркенет);интенсивностьсмоганадлесопаркомпримернов3разаменьше,чемнадцентральной частью города.

Смоговыеявлениятакогожепепельно-серогоцветанаблюдалисьтакженадг.Первоуральскомиг.Ревдой. Таким образом, принципиальная разница в структуре выбросов: в г. Екатеринбурге автотранспорт дает более 80 % загрязнений, а в городах Первоуральск и Ревда менее 10 % – не привела к цветовым различиям смога.

Представляется интересным, что смог во все три сорока наблюдений был обнаружен только с безлесых вершин гор, с их подошв и других участков с ограниченным кругозором смоговые явления вообще не наблюдались. Последнее в условиях ясной погоды создавало полную иллюзию чистоты атмосферы. Во все три срока наблюдений четко прослеживались техногенные дымки линейной формы, обусловленные автотранспортом, причем цвет их не отличался от площадного смога над вышерассмотренными городами. Заметим, что летом смог от автотранспорта грязно-синий.

РанеевлетнийпериодвтаежныхландшафтахСеверногоиСреднегоУралабыливыполненыпараллельно двавидаисследований:визуальныенаблюдениязачистотойатмосферыиопределениемассхимическихэлементов в приземных слоях атмосферы [2]. В табл. 1 приведены значения небольшой части определенных элементов. Визуальных отличий двух районов как в условиях чистой, так и задымленной атмосферы, не определено. Однако инструментальные исследования выявлили тенденцию превышения значений масс элементов в воздухе южнотаежных ландшафтов по сравнению со среднетаежными, причем данная тенденция резко усилилась в условиях имитации лесного низового пожара. Последнее объясняем более выраженным аэротехногенезом в южнотаежных ландшафтах, что привело к закономерному росту содержания элементов как внутри фитомассы, так и на ее поверхности. Был сделан вывод: во время низовых пожаров резко нарушается обычный ход массообмена в южнотаежных ландшафтах, одни территории становятся «интенсивными донорами», а другие

—напротив,«интенсивнымиреципиентами»,что,безусловно,имеетопределенныеэкологическиепоследствия.

218

Доклады Всероссийской научной конференции

Таблица 1

Массы водорастворимых форм элементов в приземном 25-метровом слое воздуха, г/км 2

Элемент 1ю-т л-т 1-1 ю-т л-т 2 с-т л-т 2-2 с-т л-т Элемент 1ю-т л-т 1-1 ю-т л-т 2 с-т л-т 2-2 с-т л-т

Примечания. 1. Массы определены для естественных условий задымления в южнотаёжных (1ю-т л-т), среднетаёжных (2с-т л-т) ландшафтах и для искусственных условий задымления в южнотаёжных (1-1 ю-т л-т) и среднетаёжных (2-2 с-т л-т) ландшафтах. 2. - элементы не обнаружены.

Установлено, что явление голубой дымки, как следствие фотосинтеза растений, подчиняется определенным географическим закономерностям, причем изменение интенсивности голубой дымки происходит как в широтном, так и долготном направлениях. Голубая дымка может рассматриваться как своеобразная визитная карточка таежной зоны. В лесостепной и степной зонах Урала и сопредельных равнин голубая дымка – редкое явление.

Эффект голубой дымки усиливается в пределах таежной зоны при движении с севера на юг, а также

– от западных или восточных предгорий к горной полосе. Первое объясняем усилением фотосинтетической деятельности хвойных деревьев в южной части таежного ареала (зональная причина). Так, выполненные наблюдения в пределах среднегорий Северного и Южного Урала позволили установить максимальные значения голубой дымки: соответственно 3 и 10 баллов (по десятибалльной шкале). При этом сравниваемые ландшафты во многом похожи: они характеризуются близкими абсолютными высотами и сходными темно- и светлохвойными высокобонитетными лесами. Разумеется, что наблюдения выполнялись при очень сходных погодных условиях. Вторая пространственная тенденция объясняется известным ростом ультрафиолетовой радиации в горных провинциях (азональная причина). Наибольший опалесцирующий эффект отмечен в среднегорьях Южного Урала: хребты Зюраткуль, Москаль, Нургуш и Уреньга. Видимо, отнюдь не случайно однаизтурбазврайонег.Саткаполучиланазвание«Синегорье».Возможно,определенную(нонеглавную)роль в усилении описываемого явления играет следующее обстоятельство. В среднегорьях дальность видимости выше,чемвнизкогорьях,соответственно,большийобъеммассвоздуха,насыщенныхфитогеннымиаэрозолями, оказывается в поле зрения наблюдателя, т.е. субъективно усиливается эффект помутнения атмосферы.

Анализируяявлениеголубойдымки,можнозаключить,чтовыделениерастениямилетучихорганических соединений приводит к естественному загрязнению атмосферы. При этом на степень загрязнения воздуха влияют те же погодные факторы, что и в случае техногенных загрязнений.

Кроме того, явление голубой дымки подчиняется сезонной ритмике. Естественно, что зимой в умеренныхширотахтакоеявлениенаблюдатьнельзя.Интересныеявленияможнозаметитьвесной,восновной этап субсезона весенней вегетации. Так, в районе оз. Аракуль (восточные предгорья Южного Урала) 5.05.2002 г. отмечались прекрасные погодные условия для наблюдений. Горизонт с вершин скал-останцов (абсолютные высоты около 500 м) просматривался на многие километры. С учетом высокой температуры воздуха (более 20о С) можно было предположить интенсивный фотосинтез сосняков и, как следствие, описываемую голубую дымку. Однако она была выражена слабо (1 – 2 балла) и не во всех направлениях. Вероятно, в данное время сосны только начали вегетировать в тех местах, где почва хотя бы частично оттаяла. Последнее и объясняет мозаичность дымки. В разгар вегетации, летом, рассматриваемое явление выражено в максимальной степени.

Установлено также, что интенсивность голубой дымки зависит от суточной динамики. Так, в середине лета в среднегорьях Южного Урала в утренние и вечерние часы голубая дымка не наблюдалась, а в околополуденные часы была максимально выражена. Утром и вечером наблюдалась обычная белесая дымка, создаваемая эвапотранспирацией.

Литература

1.Донченко В.К., Ивлев Л.С. Об идентификации аэрозолей различного происхождения // Матер. 3-й междунар. конф. “Естественные и антропогенные аэрозоли”. Санкт-Петербург: НИИХ СПбГУ. 2003.

С. 41-51.

2.Мельчаков Ю.Л. Исследование элементарного состава приземных слоев атмосферы в ландшафтах Урала в связи с оценкой биогеохимических условий жизнеобеспечения. // Матер. VII

биогеохимической школы «Фундаментальные и инновационные аспекты биогеохимии» (Астрахань, 12-15 сентября 2011 г). Москва, 2011. С. 34-38.

219