INTERNATIONAL JOURNAL OF APPLIED AND FUNDAMENTAL RESEARCH №10,2016

572 bioloGicalsciEncEs УДК631.416.9

гЕОгРАФИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАСпРЕДЕЛЕНИя МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В пОЧВАХ СРЕДНЕТАЕЖНОЙ пОДзОНы 

РЕСпУБЛИКИ КАРЕЛИяАхметова г.В.

ФГБУН «Институт леса Карельского научного центра Российской академии наук», Петрозаводск, e-mail: akhmetova@krc.karelia.ru

Врезультатеобобщенияисистематизациинакопленныхданныхповаловомусодержаниюмикроэле-ментов(медь,цинк,никелькобальт,хром,марганец)влесныхпочвахсреднетаежнойподзоныреспубликиКарелиябыливыявленыособенностиихконцентрацииигеографическиезакономерностираспределения.Выявлено что содержание всех изучаемых микроэлементов в почвах среднетаежной подзоны Карелиивсреднемневысокое,однакопочвыисследуемойтерриториихарактеризуютсянеравномернымраспреде-ление микроэлементов. Наиболее распространенные песчаные почвы подзолистого генезиса отличаютсянизкимизначениямиконцентрациибольшинствамикроэлементов.Достаточновысокимихсодержаниемот-личаютсяподзолистыесуглинистыепочвыибуроземы,развитыенапочвообразующихпородах,характери-зующихсявысокимизначениямисодержанияхимическихэлементов.буроземышунгитовыенашунгитовыхсланцах,распространенныенаЗаонежскомполуострове,могутсчитатьсясамымиобеспеченнымимикро-элементамисредипочврегиона.Установленные закономерностисодержанияизучаемыхмикроэлементоввпочвахсреднетаежнойподзоныКарелииотраженынасоставленныхмоноэлементныхкартосхемах.

Ключевые слова: микроэлементы, лесные почвы, среднетаежная подзона, кларк, фоновые концентрации, картосхемы

geograpHIc patterNS of mIcroelemeNtS DIStrIButIoN  IN SoIlS of KarelIaN mIDtaIga ZoNe

akhmetova g.v.Forest Research Institute of Karelian Research Centre Russian Academy of Sciences, Petrozavodsk,

e-mail: akhmetova@krc.karelia.ru

Previously gathered data on the gross content of microelements (copper, zinc, nickel, cobalt, chromium,manganese)inforestsoilsoftheKarelianmid-taigazoneweresummarizedandsystematized,andpatternswereidentifiedintheirconcentrationandgeographicaldistribution.theaveragecontentofallthesemicroelementsinsoilsoftheKarelianmid-taigazonewasfoundtobequitelow,buttheirdistributionacrosstheterritoryisratheruneven.themostwidespreadsandypodzol-typesoilsfeaturelowconcentrationsofamajorityofthemicroelements.theircontentisrelativelyhighinloamypodzolicsoilsandbrownearthsoverlyingparentrockswithhighlevelsofchemicalelements.shungiticbrownearthsoverlyingshungiteschists,whicharecommoninZaonezhskyPeninsula,are arguably the richest inmicroelements among the region’s soils.the patterns detected in the content of themicroelementsinsoilsoftheKarelianmid-taigazonearedepictedintheschematicmapsplottedforeachspecificelement.

Keywords: microelements, forest soils, mid-aiga subzone, clark, background concentrations, map-schemes

Микроэлементы содержатся в почвевоченьмалыхколичествах,однакоонивы-полняют важнейшие функции в биохими-ческихпроцессахижизненнонеобходимыдля нормального роста и развития живыхорганизмов. Тем не менее, при повышен-ных концентрациях они относятся к наи-болееопаснымзагрязняющимвеществам–тяжелымметаллам[7]. этим определяетсяактуальность исследований направленныхна изучение микроэлементного составапочв.cведенияосодержаниимикроэлемен-товвпочвах,соднойстороны,необходимыдляоценкипотребностивнихрастений,асдругой–длярешениязадачохраныпочвот загрязнения. Также элементный составпочв отражает характер литологическогостроения территории и особенности тех-

ногенного и биологического круговоротавеществ.

Цель данного исследования–выявле-ние особенностей пространственного рас-пределения валового содержания микро-элементоввлесныхпочвахсреднетаежнойподзоныКарелии.

Материалы и методы исследованияглавная геохимическая особенность почвКаре-

лии связана с тем, что основная часть региона рас-положена в пределах восточной части Фенноскан-динавского щита, здесь широко распространеныразличного рода гранитогнейсы, гнейсограниты,гнейдиориты и граниты, которые богаты кремнезе-мом, алюминием ищелочами, но бедны металламиипочтинесодержатмикробиогенныеэлементы.Так-же эти породы относительно устойчивы к выветри-ваю в прохладном климате. Образования раннепро-

МЕЖДУНАРОДНЫЙЖУРНАЛПРИКЛАДНЫХ ИФУНДАМЕНТАЛЬНЫХИССЛЕДОВАНИЙ №10,2016

573 бИОЛОгИчЕСКИЕНАУКИ терозойского чехла, распространенные в севернойчастиПрионежья иПриладожья, представлены раз-личнымиосадочнымипородамиосновногоиультра-основного химического состава и характеризуютсяболеевысокимсодержаниеммакро-имикроэлемен-тов[8].южнаячастьреспубликизанимаетсевернуючасть Русской равнины, где распространены болеемощные осадочные отложения, преимущественнопесчаные, в юго-восточной части Карелии распро-страненасуглинистаяморена.Изпозднеледниковыхотложенийвстречаютсяленточныеглиныисуглинки,которыеприуроченыккрупнымдепрессиямрельефа(Шуйская,ЛадвинскаяиОлонецкаяравнины).

ПочвенныйпокровКарелииотличаетсясложнымстроением,мозаичностьюимелкоконтурностью,чтосвязаноссильнойрасчлененностьюрельефаичастойсменойпочвообразующихпород(рис.1).

В среднетаежной подзонеКарелии наибольшиеплощади занимают автоморфные почвы, преимуще-ственноподзолы.Наиболеесрединихраспростране-ныподзолыиллювиально-железистыеииллювиаль-но-гумусово-железистые. Вюжной части Карелиидля подзолов характерно наличие гумусово-аккуму-лятивногопроцесса,которыйвсочетаниистяжелымгранулометрическимсоставомприводиткобразова-ниюподзолистыхпочв.Почвенныйпокров районовПриладожья и Заонежья, в местах распространенияпочвообразующихпородосновногохимическогосо-става(элюво-делювиидиабазов,моренныеиозерныеотложения,обогащенныеэлювиемдиабазов,шунги-ты),представленбуроземами[5].

Внастоящеевремянакопленобольшоеколичествоинформации о валовом содержании микроэлементоввпочвахреспубликиКарелия[1,3,5,7,9,10] анализкоторыхпозволяетпровестиобобщениеэтихсведений.

Результаты исследования  и их обсуждение

В результате статистической обработ-киданныхпосодержаниюмикроэлементовв почвах среднетаежной подзоны Карелиибыла получена обобщенная информацияо содержании ряда микроэлементов в двухверхних минеральных горизонтах (А и В)почв среднетаежной подзоны Карелии (та-блица). По сравнению с относительнымипоказателями (кларк почвы и фоновое со-

держание)концентрациявсехмикроэлемен-товхарактеризуетсяпреимущественноболеенизкимизначениями,тоесть,всреднем,ихсодержаниевпочвахсреднетаежнойподзонеКарелииможнооценитькакнизкое.Однако,диапазоныконцентрацийизучаемыхмикро-элементов оченьширокие, выявлены оченьвысокие коэффициенты вариации содер-жания большинства микроэлементов в из-учаемыхпочвах(V=70-100%),толькохромотличается более равномерным простран-ственнымраспределением(V=40-50%).

Содержаниемикроэлементоввнаиболеераспространенныхпочвахизучаемойтерри-тории – подзолах, относительно кларковыхи фоновых показателей, очень низкое. этаособенность связана с почвообразующимипородами,накоторыхформируютсяданныепочвы–восновномэтофлювиогляциальныепескиипесчанаяморена,которыебедныхи-мическимиэлементами.Такжедляподзоловхарактерно неравномерное распределениемикроэлементовпопрофилю.Особеннониз-косодержаниеихвподзолистыхгоризонтахданных почв, для меди, кобальта, никеля,цинка – Кс (коэффициент концентрацииэлемента рассчитанный относительно егофонового значения)=0,12-0,3, для хрома –Кс=0,4-0,5,таккакврезультатеразрушенияминераловвгоризонтахА2происходитвы-носпитательныхвеществихимическихэле-ментовиаккумуляцииихнижепопрофилюпочв. Иллювиальные горизонты подзоловвыступают в качестве сорбционного барье-ра,накоторомсразнойстепеньюинтенсив-ности, происходит накопление химическихэлементов. Коэффициенты концентрациибольшинства микроэлементов здесь болеевысокие – до 0,4-0,5, особенно интенсив-но накапливается цинк – его концентрацияувеличиваетсяв2-3разапосравнениюсегосодержанием в подзолистых горизонтах(Кс=0,5-0,7).

Статистическиепоказателисодержаниямикроэлементоввпочвах среднетаежнойподзоныКарелии,мг/кг

Показатель горизонт cu co ni Zn cr Mn

Ср.арифметическое A 8,2 3,3 10,7 21,0 27,9 131b 10,9 4,7 13,6 33,6 44,0 160

Минимальноезначение A 1,3 0,4 2,3 3,8 7,2 36b 1,9 0,9 3,5 5,2 10,0 58

Максимальноезначение A 136,5 28,3 80,4 188,1 98,5 1500b 164,3 46,1 82,9 242,1 102,3 1500

V,% A 100 80 80 100 42 100b 100 73 70 72 33 97

Кларкпочвы[2] - 20 8 40 50 70 850Фон[6] - 18,5 11,6 27,6 37,2 47,3 282

INTERNATIONAL JOURNAL OF APPLIED AND FUNDAMENTAL RESEARCH №10,2016

574 bioloGicalsciEncEs

В местах выходов коренных скальныхпород кислого химического состава частовстречаютсяфрагментарныеподзолы.Онихарактеризуются более высокими величи-нами концентрации микроэлементов, чтосвязаносменееинтенсивнопроисходящимпроцессомразрушенияпервичныхматери-алов.Темнеменее,рассчитанныекоэффи-циенты концентрации здесь низкие – дляэлювиальныхгоризонтовонинаходятсянауровне0,2-0,6,дляиллювиальных–0,4-0,8.

Поверхностно-подзолистые почвывсреднетаежнойподзонеКарелиивстреча-ютсялокально,ониразвиваютсянахорошодренированныхпескахвводно-ледниковыхтипах ландшафтов и занимают небольшиеплощади.Данныепочвыотличаютсяболеевысокимизначениямиконцентрациимеди,цинка,хромаимарганца,ихкоэффициентыконцентрациивиллювиальныхгоризонтахприближаютсякединице.

Подбуры формируются на элювиии элюво-делювии основных кристалличе-скихпородвденудационно-тектоническихи скальных типах ландшафтов на побере-жьяхЛадожскогоиОнежскогоозер.Данныепочвыотличаютсяболеевысокимуровнемсодержания микроэлементов, чем выше-рассмотренныепочвы.Коэффициентыкон-центрации большинства микроэлементовздесь сильно варьирует – от 0,4 (медь, ко-бальт)до0,95(цинк,марганец).

Подзолистые суглинистые почвы фор-мируются в районах распространения су-глинистой морены или озерных ленточ-ныхглинвюжнойчастиКарелии.Таккакданные почвы отличаются более тяжелымгранулометрическим составом по сравне-нию с вышерассмотренными почвами, тосодержаниемикроэлементоввнихзаконо-мернонамноговыше–науровнефоновыхи кларковых показателей, особенно отме-

Рис. 1. Почвенная карта среднетаежной подзоны Карелии

МЕЖДУНАРОДНЫЙЖУРНАЛПРИКЛАДНЫХ ИФУНДАМЕНТАЛЬНЫХИССЛЕДОВАНИЙ №10,2016

575 бИОЛОгИчЕСКИЕНАУКИ чается высокое содержание цинка. Про-филь данных почв также характеризуетсяконтрастностью относительно содержанияизучаемыхмикроэлементов,однакоэтаза-кономерность, по сравнению с подзолами,выражена меньше. Рассчитанные коэффи-циенты концентрации микроэлементов от-носительнопочвенных кларков в подзоли-стых горизонтах сильно варьируют – длякобальта вычислены самые низкие значе-ния(Кс=0,4),болеевысокие(Кс=0,8)длямеди,никеля,хрома,адляцинкаимарган-ца коэффициенты концентрации превыша-ют единицу. Виллювиальных горизонтахрассчитанные Кс для большинства микро-элементовпревышаютединицу.

Какговорилосьвыше,буроземыформи-руются в местах распространения почвоо-бразующих пород основного химическогосоставаинатяжелыхсуглинках.Онихарак-теризуются наличием дернового процесса,в результате которогоформируется гумусо-во-аккумулятивный горизонт, отличающий-сявысокимсодержаниеморганическогове-ществаидругихпитательныхвеществ,втомчислемикроэлементов.Содержаниепослед-них в данных почвах превышают фоновыезначенияв2-5раз,особенновысокиезначе-ниявыявленыдляцинка,медиимарганца.

Наибольшаяконцентрациявсехизучен-ных микроэлементов характерна для бу-роземов развитых нашунгитовых сланцахили морене с высоким содержаниемшун-гитовогоматериала.Несмотрянавысокуюстепенькаменистости,данныепочвымогутсчитаться наиболее плодородными средипочвКарелии.

Полученные данные по содержаниюизакономерностигеографическогораспро-странения нашли отражение в построенынами моноэлементных картосхемах содер-

жания микроэлементов в верхних мине-ральныхгоризонтахпочвахсреднетаежнойподзоныКарелии(представленакартосхемадля меди рис.2). Таким образом, визуаль-ноподтвержденвыводотом,чтобольшаячастьтерриторииможетбытьохарактеризо-ванапреимущественно как биохимическаяпровинцияспониженнымсодержаниемиз-учаемыхмикроэлементов.Выделяютсяне-сколько районов, которые отличаются вы-соким содержанием всех микроэлементов:северо-западное Прионежье и Заонежскийполуостров, крайняя юго-восточная часть(Пудожскийрайон)иПриладожье.

заключениеСодержаниевсехизучаемыхмикроэле-

ментов в почвах среднетаежной подзоныКарелии в среднем низкое, однако почвыисследуемой территории характеризуютсяразличнымиконцентрациямимикроэлемен-тов. Для них выявлен широкий диапазонданных, рассчитаны очень высокие коэф-фициентывариациисодержаниямикроэле-ментоввизучаемыхпочвах.

НаиболеераспространенныепочвыКа-релии–подзолы,формируютсянабедныхмикроэлементами почвообразующих по-род – песках, песчаных и супесчаных мо-ренах, характеризуются самыми низкимизначениямиконцентрациимикроэлементов.

Почвы, развитые на богатых химиче-скимиэлементамипочвообразующихпоро-дах–подзолысуглинистыеибуроземы,ха-рактеризоватьсяболеевысокимиуровнямисодержаниямикроэлементов.

буроземы шунгитовые, развитые нашунгитовыхсланцах,распространенныенаЗаонежском полуострове, могут считатьсясамыми обеспеченными микроэлементамисредипочврегиона.

Рис. 2. Картосхема содержания (мг/кг) меди в верхних минеральных горизонтах почв среднетаежной подзоны Карелии

INTERNATIONAL JOURNAL OF APPLIED AND FUNDAMENTAL RESEARCH №10,2016

576 bioloGicalsciEncEs Установленные закономерности содер-

жанияизучаемыхмикроэлементоввпочвахсреднетаежнойподзоныКарелииотраженына составленных моноэлементных картос-хемах.

Представленный материал был получен при выполнении государственного задания ИЛ КарНЦ РАН (0220-2014-0006).

Список литературы

1.Ахметова г.В. Особенности содержания микроэле-ментоввлесныхпочвахтрехтиповландшафтовсреднета-ежнойподзоныКарелии //ВестникМгУЛ–Лесной вест-ник.–2009.–№4.–c.49–53.

2.Виноградов А.П. геохимия редких и рассеянныххимических элементов в почвах. – М.: Изд-во АН СССР,1957.–239с.

3.Загрязнениелесной территорииКарелии тяжелымиметаллами и серой/ФедорецН.г., ДьяконовВ.В., Литин-ский П.ю., Шильцова г.В. – Петрозаводск: РИО КарНЦРАН,1998.–47с.

4.МорозоваР.М.ЛесныепочвыКарелии.–Л.:Наука,1991.–184с.

5.Морозова Р.М., Федорец Н.г., бахмет О.Н.Почвыи почвенный покров Заонежья Карелии // Труды КарНЦРАН. Выпуск 6. – Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2004. – c.69–89.

6.ОрловЛ.П.,СадовниковаЛ.К.,СухановаН.И.Химияпочв.–М.:Изд-воМгУ,2005.–558с.

7.ПочвыКарелии:геохимическийатлас/ФедорецН.г.,бахметО.Н.,СолодовниковА.Н.,МорозовА.К.–М.:Наука,2008.–47с.

8.Разнообразиепочвибиоразнообразиевлесныхэко-системах средней тайги / Ред. Н.г.Федорец. –М.: Наука,2006.–287с.

9.ТяжелыеметаллывпочвахКарелии /ФедорецН.г.,бахметО.Н.,МедведеваМ.В.,Ахметоваг.В.,НовиковС.г.,Ткаченкою.Н.,СолодовниковА.Н.Отв.ред.г.В.Ахметова.–Петрозаводск:КарельскийнаучныйцентрРАН,2015.–222с.

10.эколого-геохимические и биологические зако-номерности почвообразования в таежных лесных экоси-стемах./ Ред. Н.г.Федорец, О.Н. бахмет. – Петрозаводск:КарНЦРАН,2009.–176с.