ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2009, № 7, с. 806-813
ХИМИЯ ПОЧВ
УДК 631.416.9
КОБАЛЬТ В ПОЧВАХ И РАСТЕНИЯХ ДЕЛЬТЫ р. СЕЛЕНГА
© 2009 г. С. Б. Сосорова
Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6 e-mail: soelma sosorova@mail.ru, soelma@biol.bscnet.ru Поступила в редакцию 25.10.2007 г.
Изучено содержание и распределение кобальта в почвах и растениях дельты р. Селенга (Республика Бурятия). Установлено, что содержание кобальта в почвах не превышает кларкового значения для почв мира и выше регионального фона. Его пространственное распределение в почвенном покрове исследуемого района характеризуется относительной равномерностью. Содержание кобальта в надземной биомассе растений в основном ниже нормальной концентрации и кларка для растительности мира.
ВВЕДЕНИЕ
Кобальт относится к числу биологически активных элементов и всегда содержится в организме животных и в растениях [1]. Входя в состав водорастворимого витамина В12 (цианкобаламина), кобальт активно влияет на поступление азотистых веществ, увеличение содержания хлорофилла и аскорбиновой кислоты в растениях. Этот витамин влияет на углеводный и жировой обмен; участвует в кроветворении. Кобальт является компонентом ряда ферментов, которые активизируют биосинтез метионина, нуклеиновых кислот и белкового азота. В микродозах кобальт необходим для нормальной жизнедеятельности растений и животных. Его недостаточное содержание в рационе животных вызывает у них ряд заболеваний (акобальтозы, лизухи, анемии, гипо- и авитаминозы В12, усиление эндемии зоба). Вместе с тем, повышенные концентрации соединений кобальта являются токсичными (угнетается синтез витамина В12 и др.) [1, 14].
Изучение содержания тяжелых металлов (ТМ), в том числе и кобальта, в почвах и растениях в конкретных почвенно-геохимических условиях имеет большое значение, особенно в зоне особого природопользования, к которой относится территория дельты р. Селенга.
Содержание кобальта в составляющих компонентах экосистем дельты р. Селенга изучено недостаточно. Имеются некоторые данные по его содержанию в воде и донных отложениях оз. Байкал [5, 21].
Целью настоящего исследования явилось определение современных уровней концентрации кобальта в почвах и растениях дельты р. Селенга и их оценка с экологических позиций.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Маршрутно-полевые исследования проводились в дельте р. Селенга в 2001-2002 гг., расположенной в центральной зоне юго-восточного побережья оз. Байкал (Республика Бурятия). По морфологии дельта относится к многорукавному, выдвинутому типу. Ее площадь составляет 1120 км2. Современная пойма представляет заболоченную дельтовую равнину, возвышающуюся над уровнем Байкала на 0.25-1 м; для нее характерно большое количество проток, стариц и пойменных озер.
В дельте четко выделяются 3 террасовых уровня. Первая терраса (Кабанская) имеет среднюю относительную высоту над уровнем озера около 2 м. Это равнина с незначительными понижениями, созданными древними протоками Селенги. Равнина постепенно понижается к северо-востоку.
Вторая терраса (Кударинская) высотой около 20 м прослеживается наиболее четко на правом берегу р. Селенга и фрагментами - на левом. Слабоволнистая поверхность ее покрыта степной растительностью, местами - смешанным лесом, отдельные участки используются под сельскохозяйственные угодья. Сложена терраса в верхней части лёссовидными суглинками, мелким галечником, кварцевыми песками и супесями.
Третья терраса (Фофоновская), высота которой составляет около 80 м над уровнем озера, лучше выражена на правом берегу р. Селенга в районе с. Фофоново. Терраса сложена однородными мелкозернистыми песками с незначительными прослоями супеси и представляет собой пологую возвышенность со слабоволнистой поверхностью, покрытую смешанным лесом и кустарниками.
Часть территории дельты покрыта луговой растительностью, представляющей наиболее
ценные сельскохозяйственные угодья, используемые под пашни, сенокосы и пастбища [4, 23].
Разнообразие экологических условий обусловливает формирование в дельте различных типов почв и растительных сообществ.
В качестве объектов наших исследований служили аллювиальные (болотные, лугово-болот-ные, луговые, дерновые) и серые лесные почвы и травянистые растения, произрастающие на этих почвах.
Исследуемые аллювиальные почвы характеризуются нейтральной или слабощелочной реакцией среды, невысоким содержанием органического вещества - 0.4-4.5% (за исключением аллювиальных болотных почв, где оно значительно выше - до 8.9%). В составе обменных катионов преобладает кальций. По степени обеспеченности подвижным фосфором и обменным калием исследуемые почвы относятся к средне- и низкообеспеченным - 1.9-3.9 и 2.6-10.0 мг на 100 г почвы соответственно. Гранулометрический состав почв варьирует от песчаного до среднесуглини-стого.
Отбор почвенных проб по генетическим горизонтам и их последующая химико-аналитическая обработка произведена общепринятыми методами [2].
Одновременно на этих же участках отбирались образцы отдельных видов растений и общих укосов надземной фитомассы в фазе массового цветения растений доминантов с площади 0.25 м2 в 2-кратной повторности (39 проб).
Валовое содержание кобальта после разложения прокаленной почвы HF в присутствии H2SO4 и перевода в солянокислый раствор, а также подвижные формы - экстракцией ацетатно-аммоний-ным буфером с рН 4.8 (ААБ, обменная) и 1 н. HCl (кислоторастворимая) в соотношении почва -экстрагент 1 : 10 определяли методом атомно-аб-сорбционной спектрофотометрии на приборе AAS "SOLAAR M". Содержание кобальта в растениях определялось после сухого озоления в муфельной печи при t 500°С и последующего перевода золы в раствор HCl на этом же приборе.
Названия почв даны в соответствии с "Классификацией и диагностикой почв СССР" (1977 г.). Группировка почв по валовому содержанию кобальта произведена согласно [10], обменной формы - по [11]. Определение видового состава растений выполнено по [12]. Статистическая обработка данных осуществлялась с использованием программы Microsoft Excel. Приводятся следующие статистические показатели: n - количество образцов, X - среднее арифметическое, х - ошибка среднего арифметического.
Таблица 1. Содержание кобальта в почвообразующих породах дельты р. Селенга (над чертой - мг/кг, под чертой - % от валового)
Почвообразующая порода(почвы)
Аллювиальные супесчаные отложения (болотные и луговые, п = 4)
Рыхлые супесчаные отложения (дерновые, п = 1)
Рыхлые песчаные отложения
(серые лесные, п = 1)
Песчаные отложения (боровой песок, п = 2)
Среднее по дельте
Валовое
10.1
6.5 10.3
2.0 8.3
Формы соединений кобальта
обмен- кислото-
ные растворимые
0.2 1. 7
2.0 17
0.2 1. 2
3. 1 19
Нет 0. 2 1. 9
0.06 0. 8
3 .1 40
Не опр.
Примечание. Здесь и далее n - количество определений.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Кобальт в почвообразующих породах и почвах. Почвообразующие породы дельты р. Селенга представлены в основном аллювиальными и рыхлыми осадочными отложениями четвертичного периода, минералогический состав которых сформирован главным образом кварцем, полевыми шпатами, роговой обманкой, минералами группы эпидота, желтовато-зеленой слюдой [8], характеризующихся низким содержанием рассеянных элементов. Так, среднее валовое содержание кобальта в почвообразующих породах дельты р. Селенга составляет 8.3 мг/кг (табл. 1), что ниже кларка для литосферы, равного 23 мг/кг [19]. Следует отметить, что минералогический и гранулометрический состав почвообразующих пород обусловливают различия в содержании в них кобальта. Наибольшее количество кобальта выявлено в аллювиальных супесчаных отложениях (10.1 мг/кг), а наименьшее - в песчаных отложениях под боровыми песками (2.0 мг/кг).
Информация о валовом содержании химических элементов в почвообразующих породах и почвах дает представление лишь об общем их количестве в почвенной толще, но не раскрывает почвенно-геохимические и биогеохимические особенности изучаемых территорий. Для этого необходимы сведения о формах химических элементов в породах и почвах, от которых зависят их доступность растениям, способность переходить из твердой фазы в водные растворы [18].
Для животных и растений наиболее доступны химические элементы в водорастворимой форме [18]. В водорастворимую форму входят 3 основные группы соединений ТМ: 1) собственно легкорастворимые соединения; 2) труднорастворимые соединения, растворяющиеся в воде в соответствии со своими произведениями растворимости; 3) растворимые в воде комплексные соединения с различными органическими и неорганическими лигандами [9].
Доля водорастворимого кобальта в почвооб-разующих породах исследуемого района не превышает 1.7% от его валового содержания, то есть 0.2 мг/кг. В песчаных отложениях под серыми лесными почвами водорастворимого кобальта не обнаружено.
Обменная форма, извлекаемая ацетатно-ам-монийным буфером с рН 4.8, соответствует широкому набору соединений ТМ в почвах. Это ионы ТМ, входящие в состав внешне- и внутрисфер-ных поверхностных комплексов, поверхностных преципитатов, закрепленных на дефектах кристаллических решеток и т.д. [9].
Содержание обменного кобальта в почвообра-зующих породах дельты колеблется от следов до 0.5 мг/кг, что не превышает 8% от его валового содержания.
О потенциальных запасах подвижных элементов в почвах, способных переходить в доступное для растений состояние в определенных условиях почвенной среды, судят по количеству элементов, находящихся не только в подвижных формах, но и частично в прочносвязанных соединениях. Для их извлечения чаще всего используют 1 н. НС1 или НК03 [18], которые извлекают ТМ, связанные с различными почвенными компонентами (глинистыми минералами, гуминовыми соединениями, оксидами железа, марганца, алюминия, первичными минералами) и характеризующиеся различной миграционной способностью [9].
На долю кислоторастворимого кобальта в поч-вообразующих породах приходится 12-20% от его валового количества, то есть 1.4-2.0 мг/кг, за исключением рыхлых песчаных отложений, где содержание данной формы кобальта не превышает 0.2 мг/кг или 1.9% от ег
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.