GEOCHEMICAL DIFFERENTIATION OF SOILS OF THE HOLLOWOF LAKE SHIRA.pdf Степная зона Хакасии характеризуется наличием множества озер различ-ной степени минерализации. Так, на территории Ширинского района Респуб-лики Хакасия учтено около 100 крупных и малых бессточных озер с площа-дью поверхности более 1 га [1].Одним из важнейших показателей экологического состояния почвенногопокрова любой территории является профильное и пространственное изме-нение содержания химических элементов, дифференциация которых зависитот многих факторов, в том числе от состава материнских пород, их грануло-метрического состава, характера выветривания, почвообразовательных про-цессов, воздействующих на эти породы, климата и многих других экологиче-ских факторов. Однако почвы, соответствующие классическим моделям поч-вообразования, - явление, встречающееся не часто, и полигенетичность про-филей нередко задает суммарные свойства, которые могут быть не вполнеобъяснены наблюдаемыми факторами и явлениями. Геохимическая характе-ристика почв и почвенного покрова как начального звена любых биогеохи-мических пищевых цепей имеет к тому же практическое значение в связи сих регулярным разнообразным использованием, что особенно актуально длястепных регионов Сибири.Объект исследованияИзучаемый природный объект находится на юге Восточной Сибири (Ши-ринский район, Республика Хакасия) и представлен впадиной озера Шира,водосборная площадь которой составляет около 223 км2.104 С.П. Кулижский, А.В. РодиковаВедущим процессом почвообразования на исследуемой территории явля-ется гумусонакопление, широко развиты также процессы карбонатизации исоленакопления. Современный этап развития почв характеризуется значи-тельным проявлением эрозионных процессов, таких как дефляция, склоноваяэрозия [2-4].Общими тенденциями пространственного распределения почв в озерныхвпадинах являются вершинно-экспозиционная дифференциация ксероморф-ных и мезоморфных почв на склонах и смена их почвами гидроморфного ря-да на низких гипсометрических уровнях [5]; значительную роль играет фак-тор засоления. Существенное разнообразие почв на относительно небольшойтерритории отражает сложность природных условий и ландшафтов.Соотношение площадей почвенных комбинаций, составляющих кольце-вые микрозоны изучаемой депрессии (при выделении структурных единициспользованы представления о почвенном покрове, разработанныеВ.М. Фридландом [6]), достаточно контрастное: автоморфные почвы элюви-альных ландшафтов занимают всего 5,82% от площади водосбора, почвытрансэлювиальных и трансэлювиально-аккумулятивных ландшафтов -66,91%, а почвы супераквальных ландшафтов - 11,20%. Остальная часть тер-ритории отнесена к субаквальному ландшафту (площадь водного зеркала).Таким образом, своеобразие изучаемой депрессии определено значитель-ным количеством факторов, суммарное действие которых создает уникаль-ность почвенного покрова.Методы ____________исследованияОсновными методами исследования явились сравнительно-геогра-фический и лабораторно-аналитический. Было заложено четыре почвенно-геоморфологические катены в ЮЮЗ (8 разрезов), ССВ (8 разрезов), ЮВВ (7разрезов) и ССЗ (5 разрезов) направлениях от озера протяженностью в сред-нем около 5 км. Изучение общих свойств почв проводилось по стандартнымметодам и методикам. Содержание тяжелых металлов и других элементовопределено с помощью полуколичественного эмиссионного спектральногоанализа в аккредитованной лаборатории Геоэкоцентра ГГП «Березовгеоло-гия» г. Новосибирска.Полученные результаты обрабатывались статистическими методами с ис-пользованием пакета прикладных программ STATISTICA 6.0 и Snedecor V.4.Результаты и их обсуждениеРазнообразие почв и их свойств в пределах депрессии во многом обуслов-лено рельефом, который является перераспределителем влаги и тепла, что яркопрослеживается для почв разных экспозиций. Различия в водном и темпера-турном режимах на разных его элементах отражают неоднородность условийпочвообразования и проявляются в различных почвенных сочетаниях и их со-ставе. Специфичность условий находит свое отражение в формировании мик-розон (при выделении структурных единиц использованы представления оГеохимическая дифференциация почв котловины озера Шира 105природных системах, разработанные Б.Б. Полыновым, А.И. Перельманом,М.А. Глазовской [7-9]), которые связаны сопряженными рядами почв.Основную площадь на территории котловины озера Шира занимают чер-ноземы, в частности - южные. Особенностью морфологического строенияэтих почв является красноватый тон почвенного профиля при развитии накрасноцветных песчаных мергелях и сероватый - на известняках. Карбонатывстречаются с поверхности в виде пропитки, псевдомицелия, мелких конкре-ций, натеков и корочек на литоморфах, причем для разных экспозиций отме-чена разность залегания карбонатного максимума.Поступление химических элементов в почву определяется как антропо-генными факторами, так и природными, что связано с их высвобождением изпород в результате выветривания, а также перемещением в результате мигра-ционных процессов, сопровождающихся последующей трансформацией и(или) аккумуляцией их в почвенном профиле. Считается, что общий уровеньконцентрации рассеянных элементов в почвах степей зависит от их содержа-ния в почвообразующих породах, которые, в свою очередь, сходны по геохи-мическому составу с коренными. Влияние пород может сглаживать дажеразличия, обусловленные почвообразовательным процессом, благодаря чемупочвы разных типов, но развитые на одной породе, оказываются более сход-ными по количественному содержанию элементов и распределению их попрофилю, чем почвы одного генетического типа, развитые на породах разно-го генезиса. Содержание в почвах микроэлементов (в том числе тяжелых ме-таллов) является одним из показателей экологического состояния почв и поч-венного покрова. Исходя из результатов полуколичественного эмиссионногоспектрального анализа, позволяющего определить содержание ряда элемен-тов, выявлено (их состав определен чувствительностью метода), что для ис-следуемой территории характерно наличие в количествах менее кларковых(использованы данные среднего содержания элементов по А.П. Виноградовув почве и земной коре) Ga, Be, Sn, Ag; в околокларковых значениях - Y; зна-чительно превышают кларки Sr, Li, As, Mo, Sc (тенденция к их повышенно-му содержанию может быть связана с металлогенической специализациейНазаровско-Минусинской котловины [10]).В вертикальном распределении микроэлементов по почвенному профилю,как правило, резкая дифференцированность характерна для аллювиальныхпочв слоистого характера с гетерогенными свойствами горизонтов.Для черноземов присуще слабое варьирование элементов в направленииот гумусового горизонта к почвообразующей породе, однако отмечается за-метное накопление стронция и бария в горизонтах карбонатного характера.Это подтверждает приуроченность данных элементов к карбонатным мине-ралам, что отмечалось и на других степных территориях [11, 12]. Горизонтыскопления углекислых солей могут выступать в качестве геохимическогобарьера для многих микроэлементов, однако на общем щелочном фоне кон-трастность этих барьеров прослеживается слабо [13].Таким образом, в почвах, гомогенных по некоторым свойствам почвенныхгоризонтов профиля (к примеру - по гранулометрическому составу, количест-ву карбонатов), отмечается достаточно равномерное распределение геохимиче-106 С.П. Кулижский, А.В. Родиковаских составляющих с глубиной, в дифференцированных почвах различногогенезиса (солончаки и др.) отчетливо выражены значительные колебания ихсодержания по вертикальному профилю.Предложенные В.Б. Ильиным и А.И. Сысо [15] градации, составленные дляоценки инактивирующих способностей почв в отношении к тяжелым металлам,позволяют охарактеризовать исследуемые почвы в пределах озерной котловинысогласно выделенным критериям. Максимальной буферностью обладают почвыэлювиальных ландшафтов, благодаря высокому содержанию физической глины(10 баллов из 20), гумуса (9 баллов из 9), карбонатов (15,5 баллов из 15,5), а так-же щелочной реакции среды (рН 7,7-8,0) (15 баллов из 15).Почвы склонов (черноземы, лугово-черноземные) обладают меньшимиспособностями к нейтрализации тяжелых металлов, в основном, за счетменьшего количества гумуса (5 баллов). В пределах этих групп ландшафтовнаиболее ярко прослеживается негативное влияние антропогенного фактора,под действием которого изменяются свойства почвы и, как следствие, снижа-ется их буферный потенциал по отношению к этой группе элементов. К при-меру, использование почв в качестве сельскохозяйственных угодий приводитк значительным потерям гумуса в связи с эрозионными и дефляционнымипроцессами, в результате чего пахотные черноземы по этому показателюоценены только на 3,5 балла.Изучение содержания элементного состава в совокупности с исследовани-ем свойств почв предполагает, как правило, значительное количество ре-зультатов, обобщение и обработка которых, при существовании единой тен-денции количественного описания изучаемых объектов и явлений, подтвер-ждает сделанные в результате изысканий выводы либо позволяет выдвинутьпредположения согласно полученным данным. По представлениям о стати-стическом законе распределения величин из всех изученных параметров наи-более близким к нормальному распределению обладает физическая глина,вследствие чего возникает предположение о компенсационном взаимовлия-нии факторов, влияющих на ее количество в почвах депрессии.При расчете преобладания тех или иных связей между почвенными и гео-химическими переменными были выделены группы - почвенные горизонты иландшафтные зоны - и рассчитаны значения корреляции по Спирмену.Исходя из полученных данных для почвенных горизонтов, можно утвер-ждать, что большая часть химических элементов в почвах (Mn, V, Ni, Co, Li,Yb, Cu, Be, Sc) связана с тонкодисперсными фракциями (ил, мелкая пыль).Связь Sr с потерей от НСl обусловлена приуроченностью к карбонатным но-вообразованиям, а подобные закономерности отмечены ранее [3, 7].Для ряда элементов (Ba, Yb, Ga, Pb, Be, Sn) c глубиной наблюдается уве-личение значимости связи с физическим песком, что, возможно, определеноих вхождением в состав литоморфов. Большая часть этих микроэлементов(исключая свинец) относится к литофильным, т.е. составляющим основу ве-щества земной коры. Наличие положительных значимых связей с фракциямигранулометрического состава подтверждает их минеральное происхождение.В группах объектов, разбитых по принципу ландшафтного разделения,отмечается, что в автоморфных ландшафтах большую роль играет фракцияГеохимическая дифференциация почв котловины озера Шира 107пыли (для всего набора горизонтов), особенно мелкой (коэффициент корре-ляции (rs) до 0,91), что характерно для V, Ni, Co, Nb, Li, Yb, Ga, Cu, Pb, Zn,Be, Sc, Sn, Ag. Для почв трансэлювиальных и трансэлювиально-аккуму-лятивных ландшафтов прослеживается положительная связь геохимическихэлементов, в основном, с илом, физической глиной и гумусом. На количест-венный элементный состав группы почв супераквального ландшафта значи-тельное влияние оказывают физический песок и величина рН.Положительная связь с величиной рН при отрицательной с карбонатамиуказывает, что, вероятнее всего, при высокой общей карбонатности почв, оп-ределяющей общую нейтральную и слабощелочную реакцию среды, на варь-ирование величины рН будет влиять состав легкорастворимых солей, о чемсвидетельствует положительная связь рН-СО32- и рН-НСО3-.Использование в геохимии методов корреляционного анализа позволяетохарактеризовать особенности генезиса некоторых геохимических образова-ний. На основании этого анализа выявлена слабая связь природы тяжелых ме-таллов с испарением растворов: значения коэффициента корреляции междуискомым элементом и стронцием (который является надежным индикаторомиспарительных аномалий в аридных условиях) статистически незначимы.Выводы1. Почвенный покров водосборной котловины озера представляет собойсочетания неполноразвитых почв вершин водораздела с почвами транзитныхи транзитно-аккумулятивных позиций (среди которых преобладают чернозе-мы южные) и аллювиальных почв приозерного понижения.2. Большая часть химических элементов в почвах связана с тонкодисперс-ными гранулометрическими фракциями (Mn, V, Ni, Co, Li, Yb, Cu, Be, Sc),что подтверждает их минеральную природу. Генезис Mn, Co, Ni, Cu, помимонаследования из пород, связан с процессами биологического их накопления вгумусовом горизонте. Высокая корреляция содержания Sr с величинами по-тери от НСl и СО2 карбонатов обусловлена его приуроченностью к карбо-натным минералам.3. Буферная способность почв озерной депрессии по отношению к тяже-лым металлам характеризуется как повышенная и очень высокая (по обще-принятым критериям), однако __________с учетом дополнительных факторов (присутст-вие почв с неполноразвитым профилем, низкая оструктуренность, общая ка-менистость почвенного покрова, нарушение растительного покрова) даннаяоценка снижается.4. Разность в инактивирующих способностях почв ландшафтных микро-зон озерной впадины определяется, в основном, количеством гумуса и физи-ческой глины, а также мощностью почвенных профилей.5. По содержанию V, Ni, Pb, Zn, Cu выделяются две обособленные группыпочвообразующих пород: красноцветные и некрасноцветные. Генетическиегоризонты почв А и В иногда четко не обособляются в этих группах из-запривноса тяжелых металлов с гранулометрическими фракциями, что в целомопределяет геохимические особенности почв озерной депрессии.108 С.П. Кулижский, А.В. Родикова

Скачать электронную версию публикации