10 марта 2016г.
Групповой состав железа в профилях почв как естественных, так и техногенных экосистем имеет диагностическое значение, выражая различные внутрипочвенные процессы, такие как накопление гумуса, микроагрегация, формирование органоминеральных комплексов. Чувствительность железа к изменению окислительно-восстановительных условий, способность образовывать различные соединения с органическими кислотами, склонность к гидролизу и др. определяет одно из его главных свойств – способность отражать различные стадии почвообразовательного процесса [Зонн, 1982]. Объект исследования расположен в южной подзоне зоны северной тайги, в которой железо является элементом типоморфным.
В 2013 году проводился отбор образцов эмбриоземов, формирующихся на внешних транспортных отвалах, отсыпанных в поселке Рудном, расположенном в черте города Екатеринбурга. В том же году проводились аналитические работы и обработка результатов. Субстрат отвалов состоит из пород мезозойской коры выветривания. Возраст отвалов около 70 лет.
Железо подразделялось на формы и фракции, согласно классификации С.В. Зонна [Зонн, 1982]. Определялось силикатное и несиликатное железо, а также его аморфные формы. Общее (валовое) содержание железа (Fe вал), несиликатное или свободное железо (Fe Д), извлекаемое из почвы методом Мера и Джексона в модификации по Коффину, аморфные формы железа по Тамму, железо по Баскомбу определялись общепринятыми методами [Зонн, Рукака, 1978], что позволило выделить аморфные органоминеральные и минеральные фракции железа. При описании количества, распределения и соотношения форм и фракций железа использовался подход С. В. Зонна, который изучал данные параметры по абсолютному содержанию их в почве, а не в процентах от валового железа.
В окрестностях п. Рудного, под лесными хвойными массивами диагностируются дерново-подзолистые почвы, которые определяются, как зональные. Фоновыми почвами, формирующимися неподалеку от исследуемых отвалов, являются бурые лесные почвы.
Соотношения групп и фракций железа указывают на почвообразовательные процессы, которые могут идти в фоновых почвах таежной зоны: 1) подзолообразование – процесс, характеризующийся наибольшей профильной дифференциацией соединений железа, невысоким содержанием силикатных и несиликатных форм в верхней элювиальной толще. Для подзолообразования характерно слабое накопление аморфного железа при резком обеднении всеми формами и полном выносе аморфного железа из горизонта А2. Горизонт В определяется иллювиальной аккумуляцией аморфного железа, особенно его фракции, связанной с органическим веществом. В горизонте С присутствуют аморфное железо и сильноокристаллизованная фракция (характерна только для дерново-подзолистых, бурых лесных и таежных почв) [Зонн, 1982]. Подобное распределение форм железа отражает процессы разрушения первичных силикатов в горизонте А и накопление продуктов разрушения в горизонте В и отличает подзолообразование от всех остальных процессов; 2) буроземообразование – процесс неустойчивого, слабо дифференцированного соотношения и распределения силикатных и свободных, несиликатных соединений железа, с колебаниями содержания каждого из них от 27 – 33 % до 67 – 73 % от валового железа. Для буроземообразования характерно преобладание и увеличение с глубиной слабоокристаллизованной фракции и снижение аморфного железа; 3) псевдооподзоливание – процесс, определяющийся двучленной дифференциацией в распределении форм железа [Зонн, Рукака, 1978].
Данная краткая характеристика процессов представлена с целью определения направленности почвообразования путем сопоставления группового состава железа в естественных почвах с групповым составом железа в эмбриоземах техногенных экосистем.
Согласно классификации почв техногенных ландшафтов [Курачев, Андроханов, 2002], почвенный покров в нарушенных экосистемах формируется сингенетично стадиям развития растительных сукцессий. Проведенные ранее исследования показали, что развитие эмбриоземов в горно-таежной зоне имеет 2 направления: 1) инициальные ↔ органо-аккумулятивные; 2) инициальные → органо-аккумулятивные → дерновые → гумусово- аккумулятивные [Двуреченский, 2011]. Типы эмбриоземов характеризуются определенным строением слабовыраженного почвенного профиля и различаются по степени развитости биологических и почвообразовательных процессов.
Данное исследование группового состава железа позволило определить подтиповые особенности эмбриоземов органо-аккумулятивных: подтип буроземоподобные [Двуреченский, Середина, 2014]; подтип псевдоподзолистые [Двуреченский, 2015]; подтип типичные. Отмечается преобладание силикатного железа над несиликатным во всех почвах (табл.). В верхней части профиля эмбриоземов органо-аккумулятивных типичных и буроземоподобных, как и в фоновой почве, аморфное железо аккумулируется в верхней части профиля; снижается в средней и немного увеличивается в нижней. В эмбриоземе органо-аккумулятивном псевдоподзолистом аморфная форма аккумулируется в нижней части профиля.
Аморфное железо общее, а также его органическая фракция накапливается в верхних горизонтах и уменьшается вниз по профилю, по мере ослабления интенсивности выветривания и почвообразования, то есть имеет аккумулятивный характер, что свойственно буроземообразованию. Содержание минеральной фракции аморфного железа снижается с глубиной. В эмбриоземе органо-аккумулятивном псевдоподзолистом аморфное железо и его органическая фракция выносится из средней части профиля и накапливается в нижней, что свойственно подзолообразованию.
Таблица 1
Групповой состав железа
|
Горизонт, глубина, см
|
Валовое, %
|
Силикатное, %
|
Несиликатное, %
|
Аморфное, %
|
|
Общее
|
Мине- ральн.
|
Орга- нич.
|
|
Бурая лесная почва
|
|
А1(6-16)
|
6,14
|
4,35
|
1,79
|
1,50
|
1,28
|
0,22
|
|
В1(16-27)
|
7,66
|
6,04
|
1,62
|
1,28
|
1,22
|
0,04
|
|
В2(27-50)
|
8,89
|
6,63
|
2,26
|
1,27
|
0,87
|
0,40
|
|
ВС(50->)
|
9,33
|
6,76
|
2,57
|
1,47
|
1,22
|
0,25
|
|
Эмбриозем органо-аккумулятивный буроземоподобный
|
|
А01(0-3)
|
12,24
|
7,97
|
4,27
|
2,22
|
1,16
|
1,06
|
|
А02(3-7)
|
34,34
|
19,24
|
15,10
|
1,34
|
0,13
|
1,21
|
|
С1(7-20)
|
43,12
|
27,22
|
15,90
|
1,44
|
0,29
|
1,15
|
|
С2(>20)
|
47,54
|
33,24
|
14,30
|
1,73
|
0,88
|
0,85
|
|
Эмбриозем органо-аккумулятивный типичный
|
|
А0(0-4)
|
11,94
|
8,75
|
3,19
|
2,15
|
1,50
|
0,65
|
|
С1(4-20)
|
11,41
|
8,84
|
3,57
|
1,44
|
0,02
|
1,42
|
|
С2(>20)
|
14,18
|
11,12
|
3,06
|
1,74
|
0,29
|
1,45
|
|
Эмбриозем органо-аккумулятивный псевдоподзолистый
|
|
Ад(0-5)
|
9,53
|
3,23
|
6,30
|
1,39
|
0,33
|
1,06
|
|
С1(5-10)
|
10,18
|
4,10
|
6,08
|
2,30
|
0,88
|
1,42
|
|
С2(>20)
|
11,18
|
7,10
|
4,08
|
1,82
|
0,76
|
1,06
|
Групповой состав железа эмбриоземов и фоновых бурых лесных имеет некоторое генетическое сходство. Это проявляется в следующем: а) преобладание силикатного железа над несиликатным свидетельствует о слабой степени выветрелости пород, зависящей от каменистости субстрата, времени почвообразования; б) аморфное железо накапливается в органогенных горизонтах, где представлено, в основном, органической фракцией, так как в горно-таежной зоне происходит биогенное накопление железа в результате преобразования растительного опада путем интенсивной аккумуляции, минерализации и гумификации органического вещества вследствие большого количества опада и благоприятными для этих процессов климатическими условиями. Вниз по профилю содержание аморфного железа снижается, т.е. подвижность железа падает.
Проведенные исследования показали, что в почвах, формирующихся на отвалах п. Рудного, направление почвообразования под лесной, в основном, хвойной растительностью происходит по типу буроземообразования. На открытых участках, под лесным разнотравьем почвообразование происходит по типу подзолообразования. На некоторых участках диагностируются эмбриоземы органо-аккумулятивные типичные, которые при дальнейшем развитии могут перейти в следующую эволюционную фазу – дерновую. В последующем возможно образование эмбриоземов гумусово-аккумулятивных, которые считаются наиболее эволюционно развитыми почвами техногенных экосистем, при этом имеющие сложное морфологическое строение, по сравнению с другими типами эмбриоземов.
Таким образом, в почвенном покрове предполагается формирование бурых лесных почв, дерново- подзолистых почв и эмбриоземов гумусово-аккумулятивных. Вероятнее всего, площадь бурых лесных почв будет значительно превышать площадь почв дерново-подзолистых.
Список литературы
1. Двуреченский В.Г. Географо-генетическая характеристика форм железа в эмбриоземах Кузбасса: автореф. дис. … канд. биол. наук. – Новосибирск, 2011. – 19 с.
2. Двуреченский В.Г. Середина В.П. Характеристика почвенного покрова техногенных ландшафтов Красногорского каменноугольного разреза // Вестник Томского государственного университета, 2014. – № 387. – С.257-265.
3. Двуреченский В.Г. Динамика группового состава железа в почвах техногенных ландшафтов лесостепных участков Кузнецкой котловины // Сиб. экол. журн., 2015. – №1. – С. 136-144.
4. Зонн С.В. Железо в почвах. – М.: Наука, 1982. – 208 с.
5. Зонн С.В., Рукака А.Н. Методы определения несиликатных форм железа в почвах. // Почвоведение, 1978. –№2. – С. 89-101.
6. Курачев В.М., Андроханов В.А. Классификация почв техногенных ландшафтов. // Сиб. экол. журн., 2002. – №3. – С. 255-261.
