Распределение марганца в почвах Тувинской горной области Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

УДК 631.438

А.В. Пузанов

Распределение марганца в почвах тувинской горной области

Марганец - физиологически важный для живых организмов микроэлемент. Он участвует в процессах азотного обмена, фотосинтеза и дыхания, входит в состав многих ферментов, влияет почти на все основные

-

ется важнейшим компонентом ландшафтов, определяющим биогеохимическую судьбу

-

-

ТИ, как Тувинская.

-

-

фильного распределения марганца в почвах;

-

тов в почвенной химии марганца.

-

-

ственного спектрального анализа. Физико-

-

Распределение марганца и физико-химических свойств по профилю почв _________________ Тувинской горной области_________________________

Г енетический горизонт Глубина образца, см Гумус СаС03 pH водный Марганец, мг/кг

% валовой в иле

1 2 3 4 5 6 7

Горно-тундровая дерновая. Хребет Кантегирский

Адер 0-10 11,2 Нет 5,5 1479 2455

В 15-23 4,5 -"- 5,0 923 1175

ВС 25-35 3,4 5,7 822 741

Горно-луговая. Плато Алаш

Адер 0-6 12,6 Нет 5,3 1799 2239

А 10-20 9,5 -"- 5,2 1585 2239

В 25-35 2,1 5,0 871 977

ВС 50-60 2,1 -"- 5,2 1429 1072

Горно-лесная бурая. Хребет Бура

А 0-10 10,8 Нет 6,3 4677 2755

В 11-21 4,0 -"- 5,9 1906 2570

ВСк 30-40 4,2 30,5 7,2 832 1412

Ск 50-60 1,6 16,0 7,2 603 1259

Горно-лесная черноземовидная. Хребет Восточный Танну-Ола

А 10-20 10,3 Нет 6,7 1778 1995

АВ 23-33 1,9 -"- 6,7 871 724

В 40-50 1,0 -"- 6,9 861 562

ВСк 70-80 0,8 13,4 8,3 794 708

щепринятыми методами, марганец в составе гумуса - путем его трехкратного разрушения 0,1н КаОН с последующим определением методом атомной абсорбции.

-

-

-

бания параметров; Х±х - средняя

-

-

-

ной области: горно-тундровые, горно-

луговые, горно-лесные бурые, горно-лесные

-

вые, лугово-каштановые. Формирование почвенного покрова в системе вертикальной

-

нообразие и контрастность (табл. 1).

Ск 90-100 0,7 8,3 8,5 841 832

1 2 3 4 5 6 7

Горно-лесная черноземовидная. Плато Алаш

А 0-10 17,5 Нет 5,6 1479 1862

В 20-30 8,0 -"- 6,7 923 1096

С 40-50 1,8 3,8 8,0 624 631

Горно-лесная черноземовидная. Тоджинская котловина

Ат 2-5 12,6 Нет - 2661 -

Адер 5-11 5,6 -"- 5,0 794 1318

А 11-22 5,0 -"- 5,2 484 661

В 23-33 3,3 -"- 5,8 543 398

В1 40-50 0,8 -"- 6,2 496 331

В2 55-65 0,4 -"- 7,0 501 479

В 66-76 0,6 1,8 7,0 661 977

ВС 77-87 0,4 19,2 7,2 912 891

Ск 90-100 0,4 12,3 7,3 785 794

Чернозем обыкновенный. Турано-Уюкская котловина

Апах 0-10 6,2 Нет 6,9 841 1096

А 15-20 5,2 -"- 7,0 708 955

АВк 20-27 3,5 7,2 7,4 537 589

В1к 30-40 1,8 13,2 7,6 582 513

В2к 50-60 0,7 10,0 7,8 617 513

ВС 90-100 0,5 12,2 7,7 785 575

Ск 140-150 0,4 14,3 7,7 609 617

Чернозем обыкновенный. Улуг-Хемская котловина

А 5-15 10,1 Нет 6,8 794 1738

АВ 20-30 2,9 -"- 6,9 603 1175

Вк 42-52 2,8 10,8 7,5 661 1000

Вк 60-70 0,9 14,9 8,1 624 813

ВС 110-120 0,5 9,6 8,2 556 661

Ск 150-160 0,4 8,3 7,9 617 407

Чернозем южный. Улуг-Хемская котловина

Апах 0-10 1,5 Нет 6,9 363 2512

А 10-20 1,6 -"- 6,9 380 1778

Вк 30-40 0,7 11,8 7,4 361 631

Вк 50-60 0,2 7,8 7,3 355 575

ВС 70-80 0,1 4,6 7,3 355 501

Ск 110-120 0,1 3,4 7,4 372 -

Светло-каштановая. Убсунурская котловина

А 10-20 2,0 Нет 7,1 507 708

Вк 30-40 1,7 19,2 8,3 380 316

ВСк 50-60 1,1 17,3 8,5 398 339

Ск 80-90 0,6 17,1 8,7 417 417

Лугово-каштановая. Хемчикская котловина

Апах.к 0-10 1,5 5,6 7,9 661 -

А 23-33 0,7 5,3 8,0 596 1349

В 37-47 0,2 Нет 8,0 394 813

ВС 60-70 0,3 -"- 8,4 1071 1318

|_С_______________90-100 0,2__________-"-__________8,4__________741___________1413

Примечание: прочерк - не определяли.

-

ности его пространственного распределения в почвенном покрове горных и равнинных ландшафтов изучены достаточно хорошо [1-

-

рота содержания в педосфере. Колебания концентрации элемента в почвах бывшего СССР составляют от 20 до 7200 мг/кг [1, с. 9], в почвах юга Западной Сибири - от 200 до 7413 мг/кг [2, с. 7].

-

-

сферы Тувы (табл. 1-3), что обусловлено сложнейшей структурой почвенного покрова

-

-

-

ностью, целой гаммой ландшафтногеохимических систем (от горных тундр до полупустынь) с контрастными физикохимическими свойствами, определяющими

-

геохимического круговорота марганца. На

-

центраций марганца в горных почвах по

-

-

рования содержания валового марганца в

-

когорий и среднегорий к почвам степных котловин Тувы (см. табл. 3).

Таблица 2 -

ти и других регионов

Составные части Тувинской гор- п Нш X ± х V,

ной области и другие регионы мг/кг %

Почвообразующие породы

Убсунурская котловина 35 190-631 405±20 29

Улуг-Хемская котловина 127 214-1259 531±18 39

Хемчикская котловина 62 214-1531 598±40 53

Турано-Уюкская котловина 58 221-901 584±20 27

Тоджинская котловина 41 209-912 512±26 33

Горные окаймления 35 292-1429 715±53 44

Тувинская горная область 358 190-1531 557±19 43

Кларк в литосфере: [8] [9] 830 1000 700

Почвы

Убсунурская котловина 78 190-822 437±28 28

Улуг-Хемская котловина 356 204-1259 560±11 37

Хемчикская котловина 150 214-1778 668±27 49

Турано-Уюкская котловина 169 221-1244 641±13 29

Тоджинская котловина 130 182-1622 636±29 52

Г орные окаймления 108 237-4677 988±72 76

Тувинская горная область 1052 169-4677 645±23 40

Юг Западной Сибири [2] 1039 237-7413 720±15 67

Горный Алтай [3] 1270 200-2692 825±9 40

Советский Союз [1] 1629 5-21800 828

Почвы мира [10]______________________________-___________10-9000_______________545

Аналогичная тенденция наблюдается и для почв Алтайской горной области [3]. Это обстоятельство во многом связано с более

-

-

-

фологических структур по сравнению с хорошо сортированными и выдержанными

-

ниями депрессионных территорий, так и с

-

-

-

бельность концентраций марганца

-

дуемого региона в целом (см. табл. 3), но и

для почвенного покрова составных частей

-

-

ности (см. табл. 1-3).

Таблица 3

Вариационно-статистические показатели содержания марганца в почвах

Тувинской горной области

Г енетический горизонт п 1ІШ X ± х V, %

мг/кг

Г орно-тундровые

А 4 269 - 1500 647±560 37

В 4 389 - 923 653±124 38

ВС 2 822 - 955 889± 67 11

Г орно-луговые

А 4 1109 - 2427 1730±273 32

В 2 871

ВС 2 1259 - 1429 1359±100 10

Г орно-лесные бурые

А 9 661 - 4677 1371 ±271 59

В 7 447 - 1906 741±212 76

С 6 385 - 881 615± 83 33

Г орно-лесные черноземовидные

А 64 422 - 4365 1176±96 66

Вк 60 237 - 2213 553 ±641 58

ВСк 19 292 - 1334 594 ± 60 45

Ск 33 339 - 1585 613 ± 50 47

Черноземы обыкновенные

А 38 631 - 955 785 ± 16 13

АВ 15 385 - 966 676 ± 42 24

Вк 29 417 - 922 622 ± 24 21

ВСк 17 484 - 871 651 ± 26 16

Ск 23 363 - 871 610 ± 30 24

Черноземы южные

А 20 363 - 912 565 ± 29 23

Вк 19 309 - 646 474 ± 23 21

ВСк 8 282 - 661 476 ± 45 27

Ск 15 234 - 692 471 ± 32 27

Светло-каштановые

Ак

Вк

ВСк

Ск

37

27

21

33

169 - 588 219 - 708 214 - 933 190 - 646

437 ± 19 390 ± 25 433 ± 38 370 ± 23

27

33

41

37

-

раженные дефляционные процессы в Улуг-

-

нию исходного естественного разнообразия концентраций микроэлемента в гумусовом горизонте, о чем свидетельствуют низкие коэффициенты варьирования (см. табл. 3).

-

растеризуется убыванием концентрации

-

вам сухостепных котловин (см. табл. 2, 3), в

-

-

-

морфологических структур. Среди котловин Тувы самый низкий уровень концентрации

-

ве Убсунурской депрессии, представленном

-

-

ванными на бедных марганцем эоловых и

-

лом в педосфере Тувы содержится марганца меньше, чем в почвах других регионов, и несколько выше, чем в почвах мира (см. табл. 2).

-

-

-

-

кальной почвенной поясности Тувинской горной области. Биогенная аккумуляция

-

ва почв и в других регионах [1-6]. В ряду

-

-

совом горизонте горно-лесных почв (см.

-

раженное проявление дернового процесса, наиболее низкий - в светло-каштановых почвах сухостепных котловин, где и без того

-

-

фляционными процессами.

-

ганца в гумусовые горизонты горно-лесных

почв являются подстилки, отличающиеся

-

-

-

ет хвоя лесообразующих пород лесных

-

дре и лесотундре: листья карликовой березки

-

ганца лесным разнотравьем, подстилками и

-

-

жительная корреляция между содержанием марганца и гумуса выявлена в гумусовом

-

раженности дернового макропроцесса.

-

жительная корреляционная связь между

-

-

мента в гумусовом горизонте каштановых почв, несмотря на весьма слабое проявление

-

-

тительностью, характеризующейся низкой

-

сительно замкнутым биогеохимическим

-

вых почвах, ограничивающимся в основном маломощной сферой гумусового горизонта.

-

-

них осадков в степных котловинах Тувы, по-

-

натными системами. Запасы ризомассы

-

-

-

тате дефляции за пределы фитоценоза, и поэтому именно корневые остатки являются

-

ния химических элементов в каштановых почвах.

-

генной аккумуляции марганца и других

-

-

-

-

образования в котловинах.

-

-

ственна почвам юга Западной Сибири - г =

0,53+0,04 [2]. Ряд исследователей считает,

-

ных связей с гумусом [1, 11, 12]. По мнению

-

-

-

ляется важнейшим депо микроэлементов [2,

13-16]. Степень депонирования марганца

Содержание марганца в органическом вег

горной

-

-

виях горно-тундровых, горно-луговых и горно-лесных транзитных ландшафтов_при

-

-

становках соединения марганца наиболее

-

ганца гумусом можно квалифицировать как важнейший биогеохимический механизм, предотвращающий удаление за пределы ландшафта доступных соединений такого

-

мента, как марганец.

Таблица 4

:стве гумусовых горизонтов почв Тувинской

Почва Глубина образца, СМ Марганец Гумус общий, % Долевое участие марганца гумуса в общем содержании, %

почва гумус

мг/кг

Г орно-тундровая 0-15 560 450 6,2 7,7

Г орно-луговая 10-20 1585 340 9,5 4

Г орно-лесная

черноземовидная 10-20 708 316 9,2 4

Чернозем

обыкновенный 0-15 758 100 4,9 0,7

Каштановая 0-10 556 75 2,2 0,3

-

-

-

падно-сибирских равнинных лесных почв депонирует этого элемента существенно больше, чем горно-лесные почвы Тувы. Близкие к нашим значения концентрации марганца в составе гумуса дерновоподзолистой и подзолистой почв получены

-

ганца гумуса в общем содержании элемента

-

новым почвам (см. табл. 4), что отражает

-

ческом цикле марганца в почвах различных

-

детельству И.Н Шибаевой [16], в составе

-

-

го содержания элемента; в лесных почвах Западной Сибири - 85-92% [17].

Итак, гумусовые горизонты разнотипных почв Тувинской горной области являются

-

ределяющим судьбу активных соединений

-

шафтах в целом.

-

ральной основы почв на уровень содержания микроэлементов и, в частности, марганца,

-

нотипных почвах концентрация марганца увеличивается с утяжелением механического состава, но, по свидетельству В.Б. Ильина

-

мерности. Фиксация микроэлемента в виде пленок оксвдов на поверхности грубодис-

-

-

вах легкого механического состава. Илистая

-

-

-

реляционной связи между содержанием марганца и ила - г = 0,037+0,05 [2]. Слабая

-

трацией валового марганца и физической глиной установлена нами для разнотипных почв Тувы (г = 0,25+0,04).

-

-

-

мические циклы микроэлементов освещены в работах многих исследователей [19-26]. Илистая фракция наследуется почвами от материнских пород, на ее микроэлементный состав, по-видимому, оказывает влияние

-

-

следние обстоятельства определяют уровень насыщенности ила марганцем и другими микроэлементами различных генетических горизонтов почв.

-

-

-

торыми исследователями за эталон [22-24], концентрирует марганца 620 мг/кг; западно-

-

-

кровные отложения Московской области [19]; суглинистые и глинистые отложения центрально-черноземной области - 524-636 [21]; делювиальная супесь Бурятии - 462 Мг/кг [24].

-

ции разнообразных по петрограграфии и генезису почвообразующих субстратов Тувы варьирует в широком диапазоне (см. табл. 1 и 5): минимальные содержания свойственны

-

-

мальные - тонкодисперсным материнским

-

-

пень депонирования марганца илистой

-

дуемого региона, что обусловлено генезисом отложений и специфическим характером

-

-

-

-

обладание хлоритов и гидрослюд в составе

-

-

-

-

-

-

ганца илом почвообразующих субстратов.

-

-

-

ции в большинстве случаев различаются несущественно, что связано с преобладанием процессов физической дезинтеграции над

-

го мелкоземистый материал не испытывает глубоких химических преобразований.

-

-

-

ответствующих почвообразующих пород (см. табл. 1). Это же характерно и для почв Западной Сибири [19, 20, 22, 24].

-

-

-

теме вертикальной почвенной поясности

-

копления в илистых фракциях как горно-

-

-

-

-

-

-

дисперсной части почвы, адсорбируются на поверхности глинных минералов, входят в состав гумусовых веществ. Причем роль

-

-

но, уступает гумусированности. К тому же минералогический состав илистой фракции

-

-

-

ставляющая ила гумусовых горизонтов Вряд

-

-

-

мечается рядом исследователей [19,20, 22, 24].

Ил гумусовых горизонтов исследуемых

-

нию С мелкоземом этих горизонтов, чего нельзя сказать о педосфере Тувы в целом. Из-за низкого содержания фракции ила в почвах Тувы, имеющих преимущественно легкий гранулометрический состав, ДОЛЯ

-

жании элемента невелика.

Таблица 5

Сравнительное содержание марганца в почвах и их илистой фракции

Почва Ил

Г енетический 1ІШ X ± х V, 1ІШ X ± х V,

горизонт мг/кг % мг/кг %

Г орно-лесные черноземовидные

А 422-1778 989±143 48 460-2818 1383±230 53

АВ 422-871 612±110 31 398-933 685±127 32

В 237-925 480±70 48 280-1096 555±74 44

ВС 292-912 528±96 45 331-891 548±79 36

С 355-841 579±66 33 339-832 560±69 57

Профиль в целом

(п=38) 237-1778 664±61 Черноземы 57 280-2818 738±91 71

А 363-1122 686±48 20 457-2512 1376±194 37

АВ 251-933 534±105 41 489-1175 783±85 24

В 244-1188 476±47 28 145-1000 541±59 30

ВС 243- 785 531±77 31 295-750 529±80 31

С 241- 881 479±50 26 407-646 509±32 15

Профиль в целом

(п=88) 224-1188 541±65 Каштановые 29 145-2512 747±90 21

А 507-1270 824+55 26 417-2188 1037+124 46

В 380-813 659+38 18 316-1949 793+177 71

ВС 398-933 719+59 22 339-832 572+64 28

с 417-860 606+48 25 363-1585 715+30 27

Профиль в целом

(п=40) 380-1270 715+30 27 316-2188 828+77 58

-

-

-

ные системы, которые играют в почвенной химии марганца, безусловно, выдающуюся

-

-

бонатах варьирует в широких пределах - от 70 до 2309 мг/кг, V равен 73% и, по-

-

ний и их положением в рельефе.

-

-

ляется в горно-лесных черноземовидных

-

-

-

собными соединения марганца и других микроэлементов группы железа.

Оценивая педосферу Тувинской горной области по уровню содержания марганца (придерживаясь пороговых концентраций,

-

дует выделить Убсунурскую и Улуг-

-

-

ми марганец за пределом нижнего порога

-

-

фицит этого элемента.

ВЫВОДЫ

1) Концентрация марганца в педосфере

-

роком диапазоне, составляя в среднем 645 мг/кг;

2) почвы наследуют уровень содержания марганца почвообразующих субстратов;

-

венно биогенное накопление элемента;

-

нирует марганец;

-

тов в большей степени насыщена марганцем

-

тов;

6) илу гумусовых горизонтов свойственно биогенное накопление марганца;

7) карбонатные горизонты выполняют функцию физико-химического барьера и в

-

элемент.

Литература

1. Ковальский В.В., Андрианова Г.А. Микроэлементы в почвах СССР. М., 1970.

2. Ильин В.Б. Биогеохимия и агрохимия микроэлементов (марганец, медь, молибден,

-

восибирск, 1973.

3. -ментов в Горном Алтае. Новосибирск, 1978.

4. Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах. М., 1957.

5. -

-

ского Союза. М., 1959.

6. Макеев О.В. Микроэлементы в почвах Сибири и Дальнего Востока. М., 1973.

7. -вание содержания микроэлементов в почвах Русской равнины // Почвоведение. 1968. №7.

8. Виноградов А.П. Среднее содержание

-

//

Геохимия. 1962. №7.

9.

Н.В. Геохимия окрующей среды. М., 1976.

10. -роэлементы в почвах и растениях. М., 1989.

11. -ляция марганца в почвах Волжско-Камской

-

венным растениям. Казань, 1953.

12.

микроэлементов. М., 1980.

-

ганическом веществе почвы. Новосибирск, 1976.

-

-

//

-

// -.

биол.

16. -

дов извлечения микроэлементов в составе

//

МГУ. 1990. Серия 17.

-

-

-

//

.

18.

//

урожай. Рига, 1961.

19. -

-

//

20. -

-

//

21. -

-

// -

ние. 1974. №4.

-

ние элементов-биофилов в иле черноземов и

//

1979. Т9.

23. Изерская Л.А. Содержание и закономерности распределения микроэлементов в почвах Томского Приобья. Автореф. Дис. ...канд. геол. наук. Новосибирск, 1979.

24. Убугунов Л. Л. Содержание элемен-

-

//

1984. №7.

25. Ильин В.Б. Элементный химический состав растений. Новосибирск, 1985.

логия. М., 1974.