некоторые геохимические особенности торфяных почв запада

УДК 631.61:631.4.45.12
НЕКОТОРЫЕ ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ
ТОРФЯНЫХ ПОЧВ ЗАПАДА БРЯНСКОЙ ОБЛАСТИ
Г. В. Чекин, В. Н. Крештапова
Почвенный институт им. В.В. Докучаева РАСХН
Территория западной торфяно-болотной области в пределах России
совпадает с административными границами Брянской обл. и отличается
однородностью природных условий. Это сказалось на относительной однотипности распространенных здесь торфяных месторождений, как правило, низинного типа, часто с повышенными зольностью и степенью разложения. Однако по условиям образования и развития торфяных месторождений, геоморфологической приуроченности можно выделить отличающиеся своими особенностями четыре торфяно-болотных района (рис. 1).
Рис. 1. Схема торфяно-болотного районирования (Торфяные месторождения…,
1977). I – район пойменных и овражных высокозольных торфяных месторождений; II – район умереннозольных низинных месторождений левобережья р.
Десна; III – район разнотипных месторождений; IV – район долинных умереннозольных месторождений.
22
Район долинных умереннозольных месторождений расположен в бассейне рек Ипуть и Снов. Преобладающий рельеф территории района равнинный, верхние слои четвертичных отложений – пески и супеси, перекрывающие морену. Долины рек широкие и неглубокие. Кроме того, имеется большое количество понижений, оставшихся после стока ледниковых вод. Эти элементы рельефа создали благоприятные условия для возникновения и развития торфяных месторождений. Здесь широко распространены преимущественно небольшие торфяные месторождения низинного типа. [1]
Исследования проводили методом почвенных ключей. Был заложен
мониторинговый стационар, состоящий из естественного и осушенного
участка болота. Каждый из них состоит из 1-3 опорных почвенных площадок площадью 25-30 м2, которые расположены в непосредственной
близости.
Урочище «Голное Топило» Новозыбковский район, с. Старый Вышков.
Переходное болото, расположенное в глубоком понижении среди длительно распахиваемых земель. Растительность: Betula pubescens (сильно
угнетена), Eriophorum vaginatum, Sphagnum spp. Почва болотная верховая
перегнойно-торфяная переходная (Классификация…, 1977) со степенью
разложения торфа 20–50% и глубиной залегания грунтовых вод 40 см
имеет следующее морфологическое строение.
О, 0–15 см. Сфагновый очес из неразложившихся стебельков мхов, буроватожелтый, мокрый, рыхлый. Переход заметный.
Т1, 15–30см. Коричнево-желтый, мокрый, рыхлый степень разложения торфа
20–40 %. Переход заметный.
Т2, 30–50 см. Темно-буровато-коричневый, мокрый уплотнен, степень разложения торфа 40–50 %. Грунтовые воды с глубины 40 см.
Низинное болото, расположенное в древней ложбине стока ледниковых
вод, подвергшееся иссушению. Из деревьев наиболее распространены
береза, осина и ива, из кустарников – ежевика. Хорошо развит травяной
покров. Глубина залегания грунтовых вод около 2 м. Почва болотная низинная перегнойно-мелкоторфяно-глеевая глубокоосушенная.
Тд, 0–15 см. Темновато-коричневый, влажный, рыхлый, сильно пронизан корнями, степень разложения торфа около 50%. Переход заметный.
Т1, 15–33 см. Темно-коричневый, влажный, плотный, степень разложения торфа около 60 %. Переход заметный
Т2, 33–89 см. Коричнево-черный, мокрый, плотный, обогащен остатками и живыми корнями древесной растительности. Переход резкий.
Сg, 89–97 см. Оливково-сизый, вязкий, имеются мелкие раковины моллюсков,
который вскипают от 10 %-ной соляной кислоты. Переход резкий.
Сg, 97–128 см. Древнеаллювиальный песок, светло-желтый со ржавыми пятнами, рыхлый.
23
Роль микроэлементов в окружающей велика. Живое вещество приспособилось к природным распределениям микроэлементов земной коре.
Техногенез приводит к переменам, сопровождаемым либо увеличением,
либо обеднением ландшафтов многими из них. Почва как «зеркало»
ландшафта, играет, в данном случае, ведущую роль в их аккумуляции и
трансформации. Поведение веществ, поступающих в результате антропогенной деятельности в биосферу. Определяется, в основном, ландшафтногеохимическими особенностями участка биосферы, в который они попадают. Формируется области выноса, транзита и аккумуляции элементов.
В связи с этим, важное научное и практическое значение имеет изучение
геохимической специфики болотных почв (областей аккумуляции), поскольку в них идет вторичное накопление и соответственно частичное
исключение микроэлементов из дальнейшего участия в круговороте веществ.
В отобранных из торфяных почв образцах методом атомноабсорбционной спектроскопии определяли содержание микроэлементов:
валовое и подвижных форм. Для оценки концентрации микроэлементов в
торфе использована методика, применяемая в геохимии: сравнение выявленных содержаний микроэлементов со средним количеством их в почвах, с кларком, последняя величина для разных элементов различна
(мг/кг): Mn – 850, Sr – 300, Cr – 200, Cu – 20, Ni – 40, Zn –50, Со – 8, Pb –
10, Mo – 2, Cs – 5, Cd – 0,5, Li –30.
Характеристика каждого элемента складывается из следующих величин: встречаемость – процент от количества образцов, в которых элемент
обнаружен, от общего количества проанализированных; кларк концентрации средних и максимальных содержаний (КК) – отношение содержания элемента в данном образце к кларку (Перельман, 1975); встречаемость выше кларковых концентраций (ВК) – процент образцов с содержанием выше кларкового от общего количества образцов (Крештапова,
1991).
В переходном торфе максимальный кларк концентрации, равный 2–6,
получен для Pb, Mo; кларк концентрации, равный 1–2, – для Co, Zn, Cd и
Cs (табл. 1). Эти элементы являются наиболее характерными для данной
области. Для остальных элементов максимальный кларк концентрации
находится в пределах: для Ni, Cu – 0,5, для Ni, Cr, Mn, Sr – 0,1, Li – 0,01.
В низинном торфе максимальный кларк концентрации, равный 1–3, получен для Mo, Ni; кларк концентрации около 1 – для Cu, Cd и Cs. Эти
элементы – наиболее характерны. Для остальных элементов максимальный
кларк концентрации находится в пределах: для Pb, Sr, Zn – около 0,5; для
Co и Cr – 0,1; Li – 0,01.
24
Таблица 1. Степень концентрации микроэлементов в торфах района долинных умереннозольных месторождений западной торфяно-болотной
области
Накопление в торфяной почве
Тип торфа
Распространение элемента,
энергичное:
среднее:
слабое:
%
КК > 0,3,
КК 0,1–0,3,
КК < 0,1,
ВК > 5 %
ВК до 5 %
ВК = 0
75–100
Co, Mo, Zn,
Ni, Cu
Cr, Mn, Sr, Li
Pb, Cs
–
–
Переходный
50–75
Cd
–
–
< 50
–
–
–
75–100
Co, Mo, Ni, Cu Zn, Sr, Pb
Cr, Mn, Li
Cd, Cs
–
–
Низинный
50–75
–
–
–
< 50
–
–
–
Примечание. Прочерк – элементы не обнаружены.
В целом, валовое содержание микроэлементов в переходных торфах
близко к содержанию в низинных. Наиболее подвижными микроэлементами в переходном торфе являются Zn, Mn и Mo (70–80% от валового
содержания). В низинном торфе наиболее подвижен Mn (90% от валового
содержания) Несколько повышено содержание обменных Zn, Mo и Cu
(табл. 2).
Таблица 2. Содержание подвижных форм микроэлементов в торфах района долинных умереннозольных месторождений западной торфяноболотной области (над чертой – среднее содержание сухого вещества, под
чертой – отношение содержания подвижных форм от валового содержания, %)
Тип торфа
Слой,
Cu
Zn
Mn
Co
Mo
см
22,35
28,28
1,19
2,14
4,45
Переходный
0–50
48
73
70
33
83
6,35
9,92
384,55
0,40
1,65
Низинный
0–30
41
54
90
20
49
Рассчитаны коэффициенты корреляции и уравнения регрессии между
валовым содержанием и подвижными формами микроэлементов (рис. 2).
В обоих типах торфа корреляция для Co и Cu несущественна. Тесная
корреляционная связь установлена для Zn и Mn. Для Mо в переходном
торфе, в отличие от низинного, отмечена тесная корреляционная связь.
Очевидно, что характер корреляционной связи между валовым содержанием и подвижной формой зависит от путей поступления тех или иных
25
Co,
подв ижный,
мг/кг
3
Co,
подв ижный,
мг/кг
1
y = 0,0133x + 0,3733
R2 = 0,0111
y = 0,0774x + 0,9128
R2 = 0,1429
0
0
2
4
6
8
10
12
14
0
0
Co, в алов ый, мг/кг
Mo,
подв ижный,
мг/кг
18
3
6
Co, в алов ый, мг/кг 9
Mo ,
подв ижный,
мг/кг
6
y = 1,0353x - 0,5281
R2 = 0,9831
y = 0,5964x - 0,3461
R2 = 0,2881
12
3
6
0
0
5
10
15
20
Mo, в алов ый, мг/кг
Mn,
подв ижный,
мг/кг
60
0
0
3
Mn,
подв ижный,
мг/кг
500
y = 0,8698x - 7,1097
R2 = 0,774
30
Mo , в алов ый, мг/кг
6
y = 0,6899x + 88,22
R2 = 0,7928
250
0
0
20
40
60
80
Mn, в алов ый, мг/кг
Cu, подв ижная,
мг/кг
12
0
300
600
y = -0,5302x + 11,177
R2 = 0,2161
20
4
Mn , в алов ый, мг/кг
Сu ,
подв ижная,
мг/кг
30
y = 0,5623x - 0,7411
R2 = 0,4256
8
0
10
0
0
5
10
15
20
Cu, в алов ый, мг/кг
Zn, подв ижный,
мг/кг
60
0
0
20
y = 0,8207x - 2,9327
R2 = 0,9724
10
20
Cu , в алов ая, мг/кг 30
Zn ,
подв ижный,
мг/кг
y = 0,5435x - 0,0925
R2 = 0,6919
40
10
20
0
0
20
40
60
80
Zn, валов ый, мг/кг
0
0
15
Zn , в алов ый, мг/кг
30
Рис. 2. Зависимость между валовым содержанием и подвижными формами Со,
Мо, Mn, Cu и Zn в торфах района долинных умереннозольных месторождений
западной торфяно-болотной области.
26
микроэлементов в торф. Распределение микроэлементов по профилю
торфяников отличается неравномерностью (рис. 3). Максимум содержания приходится на верхний слой, что вероятно связано как с деятельностью растений, так и с выпадением минеральной пыли на поверхность
болот.
70
мг/кг
30
мг/кг
Co
60
Mo
50
Mn
Co
25
Cu
40
Mo
Cu
20
Zn
Zn
30
15
20
10
10
см
0
5
40
35
30
25
18
20
16
14
10
-4
-3
-4
-2
-3
-2
-1
-1
-1
0
-1
-8
-1
-4
-6
-2
12
8
4
6
0
2
0
5
5
0
5
0
8
0
4
6
2
0 - 1,5
1,5 - 3,0
3,0 - 4,5
4,5 - 6,0
6,0 - 7,5
7,5 - 10
10 - 15 см
Рис. 3. Распределение микроэлементов по профилю переходного (А) и низинного (Б) торфяников (Новозыбковский р-н, Брянская область).
ВЫВОДЫ
1. В торфах изучаемого района выделены группы микроэлементов
энергичного (переходный – Co, Mo, Zn, Pb, Cs, Cd; низинный – Co, Mo,
Ni, Cu, Cd, Cs), среднего (переходный – Ni, Cu; низинный – Zn, Sr, Pb) и
слабого (переходный – Cr, Mn, Sr, Li; низинный – Cr, Mn, Li) накопления.
2. Показана высокая подвижность микроэлементов (Co, Mo, Zn, Cu,
Mn) в торфах. Наибольшей подвижностью обладает Mn – до 90%, наименьшей Co – 20-30%.
3. Рассчитаны коэффициенты корреляции и уравнения регрессии, между валовым содержанием и обменными формами микроэлементов. Полученные результаты согласуются с литературными данными.
4. Отмечено увеличенное содержание микроэлементов в верхних слоях
торфа. Это связано как с поступление пыли на поверхность болота, так и
с биоаккумуляцией микроэлементов растениями.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Крештапова В.Н. Агрогеохимия торфяных почв Нечернозёмной зоны
европейской части РСФСР: Автореф. дис. … д. с.-х. н. М., 1991. 45 с.
Перельман А.И. Геохимия ландшафта. М.: ВШ, 1975. 342 с.
Торфяные месторождения Брянской области. М., 1977. 577 с.
27