АГРОХИМИЯ, 2008, № 6, с. 52-61
УДК 631.416.8:631.4:581.9(571.54)
МИКРОЭЛЕМЕНТЫ (Mn, Cu, Zn) В ПОЧВАХ И РАСТЕНИЯХ ДЕЛЬТЫ РЕКИ СЕЛЕНГА
© 2008 г. С. Б. Сосорова, В. К. Кашин, В. Г. Ширеторова*
Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН *Байкальский институт природопользования СО РАН, 670047 Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, Россия E-mail: Soelma@biol.bscnet.ru Поступила в редакцию 19.11.2007 г.
Изучено содержание валовых и подвижных форм марганца, меди и цинка в основных типах почв и травянистых дикорастущих растениях дельты р. Селенга (Бурятия). Установлено, что содержание этих элементов в данных объектах близко или незначительно превышает кларковые значения и не превышает ПДК.
ВВЕДЕНИЕ
Микроэлементы (МЭ) - важнейшие регуляторы процессов метаболизма всех живых организмов. Каждый элемент имеет свой безопасный диапазон концентраций, обеспечивающий нормальную жизнедеятельность. При нарушении этого диапазона отмечаются различные патологические состояния организмов: при недостатке - микро-элементозы дефицита, при избытке - микроэле-ментозы токсичности [1, 2]. В современных условиях интенсивного техногенного воздействия на окружающую среду МЭ, относящиеся к группе тяжелых металлов (ТМ), являются одним из приоритетных загрязнителей биосферы.
Мп, Си и 2п, с одной стороны, - основные жизненно необходимые МЭ, с другой стороны, они широко используются в промышленности, вследствие чего отмечается увеличение их содержания в окружающей среде. По негативному действию повышенных концентраций на высшие растения Си и 2п входят в число наиболее токсичных элементов: > Сё > Си > РЬ > Сг > N1 > 2п [3]. Учитывая двойственную (биологическую и экотокси-кологическую) роль МЭ, необходим контроль за их содержанием в объектах окружающей среды различных регионов и локальных территорий, характеризующихся разнообразием эколого-гео-химических условий и интенсивностью техногенного воздействия на них. Не является исключением и территория дельты р. Селенга, которая испытывает возрастающий антропогенный пресс из-за развития сельскохозяйственного и промышленного производства, транспорта и туризма.
Микроэлементный состав почвенного покрова и растительности - основных компонентов экосистем и первичных звеньев биогеохимической пищевой цепи - в дельте р. Селенга практи-
чески не изучался. Имеются лишь единичные данные о содержании Мп в некоторых растениях на торфянисто-болотных почвах дельты [4].
Между тем дельта р. Селенга, занимая общую площадь 1120 км2, представляет собой весьма важный участок территории для всей экосистемы оз. Байкал. Это определяется тем, что: 1) через нее проходит 50% среднего годового стока речных вод, подвергающихся влиянию ряда промуз-лов, расположенных в бассейне р. Селенга, и 60% терригенных наносов в оз. Байкал; 2) экосистемы дельты являются своеобразным "биофильтром", в значительной мере очищающим воду р. Селенга от различных примесей [5, 6].
Согласно "Закону об охране озера Байкал" [7] нижняя часть дельты р. Селенга входит в центральную экологическую зону Байкальской природной территории - зону особого режима природопользования, а верхняя - в буферную экологическую зону - зону ограниченного природопользования.
Цель работы - определение валового содержания и подвижных форм МЭ (Мп, 2п и Си) в почвах и уровней накопления их в естественной растительности (пастбищные и сенокосные угодья), а также оценка экологического состояния почвенного покрова и растительности дельты р. Селенга по содержанию этих элементов.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Маршрутно-полевые исследования проводили в дельте р. Селенга в 2001-2002 гг. Дельта Селенги располагается в центральной зоне юго-восточного побережья оз. Байкал (Республика Бурятия). По морфологии она относится к многорукавному, выдвинутому типу. Обширная нижняя часть дельты (авандельта) является мелководной зоной, где развиты различные формы мезо- и
микрорельефа. Она сильно заболочена, изрезана густой сетью проток. Средний и предгорный участки занимают две озерно-речные террасы, на которых расположены населенные пункты. Северо-восточная терраса сложена песками и супесями, слабо волнистая поверхность ее покрыта степной растительностью, местами - смешанным лесом, отдельные участки используются под сельскохозяйственные угодья. Вторая, более высокая озерная юго-западная терраса представляет собой пологую возвышенность со слабо волнистой поверхностью, покрытую смешанным лесом и кустарниками.
Между озерными террасами расположена наиболее возвышенная юго-восточная часть дельты, характеризуемая наличием нескольких террас, расположенных вдоль берегов рукавов и проток. Их поверхность покрыта луговой растительностью, представляющей наиболее ценные сельскохозяйственные угодья, используемые под пашни, сенокосы и пастбища [8].
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, а также травянистые растения, произрастающие на этих почвах. Всего было проанализировано 83 почвенных образца из 15 разрезов, заложенных на типичных участках дельты. Отбор почвенных проб по генетическим горизонтам и их последующая химико-аналитическая обработка произведены общепринятыми методами [9].
Одновременно на этих же участках отбирали образцы отдельных видов растений и общих укосов надземной фитомассы в фазе массового цветения растений-доминант с площади 0.25 м2 в двухкратной повторности (39 проб).
Валовое содержание Mn, Zn, Си после разложения прокаленной почвы HF в присутствии H2SO4 и перевода в солянокислый раствор, а также подвижные формы (экстракция ацетатно-ам-монийным буфером рН 4.8 (обменная) и 1 н. HCl (кислоторастворимая фракции в соотношении почва : экстрагент 1 : 10) определяли методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии на приборе AAS "SOLAAR M". Содержание МЭ в растениях определяли после сухого озоления в муфельной печи при 500°С и последующего перевода золы в раствор НС1 на этом же приборе.
Названия почв даны в соответствии с [10]. Группировка почв по валовому содержанию МЭ произведена согласно [11], обменной формы для групп растений повышенного выноса (корнеплоды, овощи, травы) - по [12]. Определение видового состава растений выполнено по [13]. Статистическую обработку данных осуществляли с использо-
ванием программы Microsoft Excel. Приведены следующие статистические показатели: n - количество образцов, X - среднее арифметическое, x -ошибка среднего арифметического, r - коэффициент корреляции.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Mn, Cu, Zn в почвах. Почвы дельты р. Селенга имеют нейтральную или слабощелочную реакцию среды, невысокое содержание органического вещества - 0.4-4.5% (за исключением аллювиальных болотных почв, где оно значительно выше - до 8.9%). В составе поглощенного комплекса преобладает кальций. В целом почвы дельты средне обеспечены подвижным фосфором - 1.93.9 и слабо - обменным калием - 2.6-10.0 мг/100 г почвы (градация по [14]). Гранулометрический состав почв варьирует от песчаного до среднесу-глинистого.
Содержание МЭ в почвах, не подверженных техногенному влиянию, обусловлено, прежде всего, их содержанием в почвообразующих породах. Почвообразующие породы дельты р. Селенга представлены в основном аллювиальными и рыхлыми осадочными отложениями четвертичного периода [15]. Их минералогический состав сформирован, главным образом, кварцем, полевыми шпатами, роговой обманкой, минералами группы эпидота, желтовато-зеленой слюдой [16, 17], характеризующимися низким содержанием рассеянных элементов.
Среднее количество МЭ в почвообразующих породах дельты Селенги ниже, чем в почвообразующих породах региона (юго-западное Забайкалье) и их кларка в литосфере (табл. 1).
Низкое содержание МЭ в почвообразующих породах исследуемого района обусловливает низкие содержания их в почвах (табл. 2, 3). Кларки концентрации изученных элементов в почве относительно их содержания в литосфере ниже 1.0, за исключением кларка концентрации Zn в аллювиальных дерновых почвах, где он выше 1.0.
Содержание изученных элементов в почвах дельты р. Селенги ниже или близко к региональному фону, за исключением содержания Zn и Mn в слое 0-20 см аллювиальных болотных и дерновых почв, где отмечено незначительное превышение регионального фона. Согласно группировке почв [11], исследованные почвы по валовому содержанию МЭ отнесены к следующим группам (табл. 4): Mn - к низкой и средней, Zn - средней и высокой, Cu - низкой.
Сравнительный анализ полученных данных показал, что по отношению к кларкам элементов в почвах мира [18] средневзвешенные содержания изученных элементов в почвах дельты р. Селенга ниже кларковых значений, за исключением
Таблица 1. Содержание МЭ в почвообразующих породах дельты р. Селенга, мг/кг
Почвообразующая порода, почвы Мп ¿п Си
Аллювиальные супесчаные отложения
болотные почвы 433 58 9.3
луговые почвы 281 49 7.7
Рыхлые отложения
дерновые супесчаные почвы 409 41 7.1
серые лесные песчаные почвы 136 31 5.5
Боровой песок 213 25 3.2
Среднее 313 ± 44 43 ± 6.7 7.1 ± 1.6
Юго-западное Забайкалье [30] 563* 71.2 21.1
Кларк литосферы [31] 900 68 53
* Рассчитано по [34].
содержания ¿п в аллювиальных почвах. В то же время отмечено, что содержание Мп в некоторых разрезах аллювиальных болотных почв незначительно превышало кларковые значения, что обусловлено его биогенным накоплением.
Разнообразие почвенно-геохимических условий дельты определяет различия в уровнях концентрации данных элементов в почвах. Относительно повышенные концентрации Мп выявлены в аллювиальных болотных, ¿п и Си - в аллювиальных дерновых почвах. Серые лесные почвы и боровые пески характеризуются низкими концентрациями МЭ, что связано с легким гранулометрическим составом почв, невысоким содержанием органического вещества, положением их на повышенных элементах рельефа (террасах) и выносом МЭ в нижележащие ландшафты.
Широкий диапазон колебаний валового содержания МЭ внутри почвенного подтипа может быть обусловлен варьированием рН, гр
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.