Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Литературный обзор 10
1.1. Общие закономерности миграции, распределения и содержания микроэлементов в почве 10
1.1.1. Содержание и роль меди в почве 14
1.1.2. Содержание и роль марганца в почве 17
1.1.3. Содержание и роль цинка в почве 22
1.2. Физиологическая роль микроэлементов в жизни растений и в трофической цепи 25
1.2.1. Физиологическая роль меди 43
1.2.2. Значение марганца для растений 46
1.2.3. Значение цинка для растений 51
1.3. Характеристика почв и растений Астраханской области 5 6
ГЛАВА 2. Материалы и методы исследований 63
2.1 Методы отбора и определения типа почв 64
2.2 Методы отбора и определения вида растений 66
2.3 Методика подготовки проб для атомно-абсорбционного анализа 66
2.4 Принцип работы на атомно-адсорбционном спектрофотометре «Hitachi» 180-50 68
2.5 Статистические методы 69
ГЛАВА 3 Содержание и распределение микроэлементов в почвах астраханской области 70
3.1 Градация почв Астраханской области по обеспеченности валовыми формами изученных микроэлементов 73
3.2 Региональные особенности микроэлементного состава почв Астраханской области 80
3.2.1 Аллювиальные почвы 80
3.2.2 Бурые полупустынные почвы 84
3.2.3 Светло-каштановые почвы 92
3.3 Сравнительная биогеохимическая характеристика различных типов почв Астраханской области 96
ГЛАВА 4. Особенности содержание и распределения микроэлеменов в растениях астраханской области 106
4.1 Содержание микроэлементов в дикорастущих растениях 106
4.2 Микроэлементы в культурных растениях 126
4.3 Особенности накопления микроэлементов в вегетативных и репродуктивных органах дикорастущих растений 137
Заключение 144
Выводы 150
Список литературы 152
Приложение 173
- Физиологическая роль микроэлементов в жизни растений и в трофической цепи
- Методика подготовки проб для атомно-абсорбционного анализа
- Градация почв Астраханской области по обеспеченности валовыми формами изученных микроэлементов
- Особенности накопления микроэлементов в вегетативных и репродуктивных органах дикорастущих растений
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Известно, что в настоящее время биосфера находится в экологическом кризисе, который может привести к экологической катастрофе. По мнению ученных (Лосев и др. 1993), единственной возможностью сохранения биосферы, а, следовательно, и цивилизации, является сохранение естественного биотического механизма регуляции окружающей среды, т.е. естественных биологических сообществ в неосвоенном человеком состоянии. Таким образом, одним из актуальных вопросов современности является, изучение биогеохимических циклов миграции химических элементов в системе почва-растение и сравнительный анализ естественных и искусственных биогеоценозов с целью выявления нарушения этих циклов в агроценозах.
Одним из основных факторов, негативно влияющих на состояние природных геосистем, является химическое загрязнение, связанное с обводнительной и химической мелиорацией почв, а так же технологическими процессами бурения, добычей и транспортировкой нефти и газа. Загрязнение приводит к трансформации вещественного состава ландшафтов, образованию техногенных и геохимических аномалий и сопровождается уменьшением биологического разнообразия, упрощением структуры фитоценозов, вызывает неблагоприятные изменения в органах и тканях растений, животных и человека, а в отдельных случаях и эндемические заболевания.
Изучения закономерностей биогенной миграции микроэлементов является основой прогнозирования устойчивости аридных экосистем и позволяет свести к минимуму негативные последствия при использовании природных ресурсов. Оптимизация биоценозов достигается, прежде всего, сбалансированным поступлением химических элементов в живые организмы. Это может быть реализовано путем изучения ландшафтов на биогеохимическом уровне, проведением ландшафтно-биогеохимических исследований сходства и раз-
личий в содержании микроэлементов между компонентами ландшафтов и внутри их с учетом пространственного распределения путем картографирования и районирования.
Степень изученности микроэлементного состава почв в Российской Федерации различна. Довольно полные сведения по этому вопросу имеются для многих регионов и областей России (Ковда, 1975, 1985; Глазовская, 1980, 1988; Добрицкая и др., 1964; Добровольский, 1989; Зырин, 1968; Ильин, 1973; Ковальский и др., 1970; Ковальский, 1974; Макеев, 1964; Микроэлементы в почвах СССР, 1973; 1981; Сангаджиева и др., 2001; Меркушева и др., 2003; Панин, Галямова, 2006; Пузанов и др., 2006; Чернова, Грузднов, 2006; Кузьмин, 2006., и др.)
В доступной нам литературе практически отсутствуют сведения о микроэлементном составе почв Астраханской области. На биогеохимических картах России (Ковальский, 1974; Микроэлементы в почвах Советского Союза 1973) Астраханская область является белым пятном. Имеются лишь некоторые фрагментарные сведения о содержании подвижных (Исупов, 1972; Бердникова, 1973; Алыкова, 2002;) и валовых форм микроэлементов (Гундарева, Мелякина, 2006) в почвах области. Достаточно подробно изучены лишь водные экосистемы дельты реки Волги (Воробьев, 1993; Зайцев, Мелякина, Крючков, 1999; Мелякина, 1980, 1984;) и составлена карта-схема обеспеченности грунтов водоемов Астраханской области и европейской части СССР (Воробьев, 1979; 1982).
До настоящего момента до конца не выявлен механизм круговорота химических элементов и их миграция в системе почва - растения.
Цель и задачи исследования. Цель данной работы - изучить биогеохимическую ситуацию Астраханской области и выявить особенности биогенной миграции микроэлементов - цинка, марганца и меди, в основных компонентах наземных экосистем: почва - растения.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
Изучить биогеохимические характеристики основных компонентов ландшафта - почвы и растительности, на примере естественных и искусственных наземных экосистем.
Дать сравнительную характеристику микроэлементному составу почв области.
Провести биогеохимическое картографирование почв области.
Определить корреляционные связи микроэлементов в почве.
Исследовать биогенную миграцию меди, марганца и цинка в системе почва - растения.
Определить микроэлементный состав и особенности миграционного накопления микроэлементов в культурных и дикорастущих растениях Астраханской области.
Изучить особенности межорганного распределения меди, марганца и цинка в растениях Астраханской области.
Установить корреляционную зависимость микроэлементов окультуренных почв и культурных растений.
Научная новизна работы. Впервые, в различных районах и основных типах почв Астраханской области было определенно валовое содержание меди, марганца и цинка, и проведена градация почв, по содержанию в них микроэлементов. Впервые были составлены карты микроэлементного состава почв Астраханской области, которые могут служить наиболее компактной, и содержательной информацией о концентрации валовых форм микроэлементов.
Впервые установлены различия в распределении микроэлементов в почвах левобережной и правобережной частях Астраханской области. Выявлены изменения микроэлементного состава почв в зависимости от их механического состава. Впервые в различных типах почв определена корреляционная зависимость изученных микроэлементов между собой.
Установлены растения концентраторы микроэлементов на территории Астраханской области, как среди дикорастущих, так и среди культурных растений, а так же видовые закономерности в накоплении и распределении различных микроэлементов в растениях.
Впервые выявлены нарушения биогеохимических циклов в искусственных биоценозах по сравнению с естественными.
Впервые для территории Астраханской области установлена корреляционная связь микроэлементов в системе почва - культурные растения.
Теоретическая значимость. Исследована биогеохимическая ситуация Астраханской области. Выявлено недостаточное содержание меди и избыточное содержание цинка в почвах Астраханской области. Изучены видовые особенности обеспеченности микроэлементами различных видов культурных и дикорастущих растений Астраханской области. Установлены особенности межорганного распределения изученных микроэлементов в растениях и биогенная миграция металлов в системе почва - растения Астраханского региона.
Практическая значимость. Полученные данные могут быть использованы для рационального применения микроудобрений. Материалы научно-исследовательской работы могут использоваться в учебном процессе при чтении лекционных курсов по дисциплинам «Экология» и «Экология кормления», «Основы биогеохимии», «зоогигиена», «Почвоведение» и др.
Выявленные группы растений фиторемедиаторов могут быть использованы в изучаемом регионе для улучшения качества почв, а так же в качестве дополнительных источников микроэлементов.
Результаты количественного и качественного анализа микроэлементного состава почв и растительного состава Астраханской области и определение экологических особенностей растений служат материалом для разрешения принципиального вопроса о роли микроэлементов в жизни растений, и подтверждают необходимость их рационального применения в сельском хозяйстве.
Полученные данные могут быть использованы для дальнейшей работы по биогеохимическому районированию Астраханской области, как региона РФ, а так же при разработке природоохранных мероприятий.
Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы докладывались:
На научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава АГТУ'в 2004-2006 гг.;
Международной научной конференции «Инновации в науке и образовании - 2004» Калининград, 2004г.;
На VII международной конференции «Биологическое разнообразие Кавказа», Теберда, 2005г.;
На VIII международной конференции «Биологического разнообразия Кавказа», Нальчик, 2006г.;
На IV международной научно-практической конференции «Тяжелые металлы и радионуклиды в окружающей среде», Семипалатинск, 2006г.;
На международных научно-практических конференциях в Прикаспийском научно-исследовательском институте аридного земледелия, 2005 -2006г.;
Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 работ из них 4 работы рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 186 страницах компьютерного текста. Состоит из введения, четырех глав, заключения, выводов, списка литературы, приложения. Список литературы содержит 245 источников, из них 26 иностранных авторов. Работа иллюстрирована 9 рисунками, в частности три карты, и 46 таблицами.
Физиологическая роль микроэлементов в жизни растений и в трофической цепи
Микроэлементы содержатся в растениях в незначительных количествах. Однако недостаток, как и избыток многих микроэлементов, вызывает неблагоприятные последствия не только для роста и продуктивности растений, но и для обеспечения человека и животных полноценным питанием определенного качественного состава. Поэтому проблема снабжения растений микроэлементами все больше приобретает общебиологическое значение.
Основные положения учения о микроэлементах разработаны В.И. Вернадским (1922), В.М. Гольдшмидт (1930), А.Е. Ферсманом (1939), А.П. Виноградовым (1957), Я.В. Пейве (1961), М.В. Каталымовым (1965), П.А. Вла-сюком (1969), М.Я Школьником (1974), В.В. Ковальским (1974). На необходимость микроэлементов для нормального развития растений указывал К.А. Тимирязев.
На основании содержания микроэлементов в почвах, водах и растениях, данных о болезнях людей и животных, вызванных недостатком или избытком элементов (например, эндемический зоб в результате острого недостатка йода и др.) академиком А.П. Виноградовым было создано учение о биогеохимических провинциях.
По данным А.П. Виноградова (1938), химический состав растений (набор зольных элементов и их концентрация) зависит от многих факторов, но основным, пожалуй, является генетический. Он считал, что элементный химический состав является важным систематическим признаком и отражает геохимические условия региона, в котором возник и сформировался конкретный вид растения.
По содержанию в растениях микроэлементы можно расположить в следующем ряду: марганец цинк медь бор молибден кобальт. По данным Т.Н. Кулаковской (1978), можно судить о биологических особенностях сельскохозяйственных культур по потреблению микроэлементов. Например, зерновые бобовые, многолетние бобовые травы потребляют значительно больше молибдена, меди, бора, чем другие культуры. Известна высокая требовательность сахарной свеклы и корнеплодов к бору и цинку, кукурузы - к марганцу (приложение 3).
Микроэлементы необходимы для образования меристематических тканей, они способны влиять на отток ассимилятов, на процессы формирования репродуктивных органов, оплодотворение и плодообразования, на развитие яйцеклетки и зародыша, на синтез и передвижения углеводов, в белковом и жировом обмене веществ (Бобко, 1963; Ковальский, 1974; Школьник, 1974; Бумбу; 1970; Жизневская, 1972, и др.).
Установлено, что поступления их в корни транспортировка по ксилеме, флоэме, распределение по растительным тканям и органам зависит от наличия в почве глинистых минералов, гумуса, карбонатов, концентрации водородных ионов, окислительно-восстановительного потенциала, доступности влаги, физико-химических свойств каждого отдельного элемента и их соединений, а так же от интенсивности дыхания, активности ферментативных систем, химического состава корневых и иных выделений растений и многого другого (Артамонов, 1986; Учватов, 1994; Белецкая и др., 2006; Albersheim, 1969; Foy, 1978; Bowen, 1979; Adriano, 1986; Baker, 1987; Fernandes, 1991).
Можно привести ряд доказательств в обоснование физиологической роли микроэлементов для всех живых существ. Первую группу составят доказательства, исходящие из геохимических представлений о природе живого вещества. По данным геохимии, в состав живого вещества (понимая под ним мир животных и растений) входит большинство известных нам элементов. Кроме того, они входят в определенных соотношениях, отвечающих в общих чертах среднему составу земной коры, выраженному в геологических единицах - «Кларках» (Вернадский, 1960; Бобко, 1963; Ковальский, 1974; Виноградов, 1982;). А.П. Виноградов (1938) подметил дальнейшие любопытные закономерности вхождения элементов в живое вещество. Если расположить элементы в порядке растущих атомных номеров, отдельно четного и нечетного ряда, и выразить содержание их в атомных процентах, то окажется, что в содержании элементов обоих рядов наблюдается определенная периодичность, а именно для четного ряда 2 + 6 + 6... и для нечетного ряда 1 + 6 + 6... Элементы, отвечающие этим номерам, накапливаются в организме в больших количествах, чем элементы, отвечающие промежуточным номерам. Для четного ряда это будут элементы: О, Si, Са, Fe, Ge, Sr, Ru, Sn, Ba, Hg, Rn. Для нечетного ряда: H, N, Al, К, Mn, Ga, Rb.
Наряду с элементами О, Н, N, Са, Fe, К, роль которых для растений не вызывает сомнений, встречается ряд элементов, о физиологическом значении которых раньше не было известно (Си, Mn, Zn, Со, В и т.д.). Однако, зная природу этих элементов, трудно предполагать, что они, попав в организм, являются в нем балластом, не играющим никакой роли. Дело в том, что большинство этих элементов является активными катализаторами, ускоряющими целый ряд химических реакций, и нужно ожидать, что эти каталитические функции они сохраняют и в организме и что именно они являются катализаторами тех бесчисленных превращений органических веществ, которые имеют место в организме (Виноградов, 1938).
Если по расчету на весь организм содержание микроэлементов ничтожно, то в центрах их локализации оно возрастает во много раз. Это становится особенно ясным, если рассматривать не абсолютные весовые, а молекулярные соотношения.
Если взять растение, содержащие 10% белка и 10 "3% меди или 10 4% бора, то абсолютные соотношения кажутся несравнимыми. Но если взять молекулярные соотношения, приняв молекулярный вес белка за 50 000, то на один атом микроэлемента придётся всего 10-20 молекул белка; если же исследовать места локализации элементов, то в них на одну молекулу белка будет приходиться уже несколько атомов элемента (Бобко, 1963). Такие важные в жизни растений микроэлементы, как бор, марганец, цинк, молибден, медь и другие, по А.П. Виноградову (1957), содержатся в растении в - тысячных и даже десятитысячных долях процента (приложение 4).
В.И. Вернадский (1922) в своих работах писал о тесной связи между химических составом организмов и химическим составом земной коры и о непрерывно идущем обмене между ними, что является образцом глубокого понимания и обоснования единства организма и среды. Им было доказано, что не только химический состав организмов связан с химией земной коры, но что и сами организмы, в свою очередь, представляют собой мощный геохимический фактор, под влиянием которого могут происходить изменения в химическом составе атмосферы и земной коры. Он доказал, например, что весь кислород, который сейчас находится в атмосфере, есть результат жизнедеятельности растений.
Методика подготовки проб для атомно-абсорбционного анализа
Медь имеет очень важное и специфическое значение в жизни растений. При отсутствии меди растения развиваться не могут и погибают вскоре после появления всходов.
По данным М.В. Каталымов, (1960) обычно растения содержат 3-15 мг меди на 1 кг сухого вещества. Не все растения и не все органы одних и тех же растений содержат одинаковые количества меди. Например, в сене яровой вики меди значительно больше, чем в пшеничной соломе, а в ботве картофеля - больше, чем в клубнях. В одном из полевых опытов различные растения выращивались в одинаковых условиях на дерново-подзолистой суглинке, а затем химическими анализами определяли, сколько меди в них содержится (приложении 7).
Медь оказывает большое и всестороннее воздействие на биохимические процессы в растительном организме. Прежде всего, она принимает участие в окислительно-восстановительных реакциях (Школьник, 1974; Ильин, 1985; Кабата-Пендтас, Пендиас, 1989; Протасова и др., 1992), входя в состав ферментов, при участии которых они осуществляются. К таким ферментам относятся полифенолоксидаза, лактаза, аскорбиноксидаза и некоторые другие (Яковлева, Данилова 1965). Все указанные ферменты осуществляют реакции окисления переносом электронов с субстрата к молекулярному кислороду, который является акцептором электронов. В связи с этой функцией валентность меди в окислительно-восстановительных реакциях изменяется (от двухвалентного к одновалентному состоянию и обратно) (Чернавина, 1970; Школьник, 1970). Медь влияет на водную проницаемость сосудов ксилемы и на устойчивость растений к неблагоприятным факторам среды. Фитотоксич-ность Си выше, чем у Zn. Особенно ярко она проявляется на легких почвах (Кабата-Пендиас, Пендиас, 1989).
Л.К. Островская (1955) обнаружила определенную взаимосвязь между действием гетероауксина и меди. Гетероауксин сильнее повышает энергию всхожести семян, содержащих относительно меньшее количество меди, чем семян, более богатых этим элементом.
Т.Ф. Заблуда (1938) и М.М. Окунцов (1946) обнаружили, что медь оказывает стабилизирующее влияние на хлорофилл, предохраняя его от разрушения. Оказалось что почти вся медь листа локализована в хлоропластах. М.М. Окунцов (1946) связывает увеличение устойчивости хлорофилла, под действием меди, с её положительным влиянием на синтез белка. Имеются данные о необходимости меди для синтеза железопорфириновых соединений и хлорофилла (Школьника, 1955).
М.М. Окунцовым (1952), М.Я. Школьником и Н.А. Макаровой (1957) было обнаружено положительное влияние меди на водоудерживающую способность тканей. Ухудшение водного режима при недостатке меди М.М. Окунцов (1952) связывает с уменьшением гидрофильности коллоидов в связи с ослаблением синтеза белка, что, в конечном счете, приводит к ослаблению водоудерживающей и водопоглощающей способности растений. В связи с этим у растений повышается засухоустойчивость и морозоустойчивость. М.Я. Школьником и Н.А. Макаровой (1957) был обнаружен антагонизм меди и железа. Содержание меди в растениях в сильной степени зависит от их возраста: в молодых растениях меди значительно больше, чем в старых, а верхние растущие органы содержат больше меди, чем нижние, образовавшиеся в более ранние сроки (Каталымов, 1960; Анспок, 1990; Власюк, 1969, и др.).
Подробно выявлено значение Си для метаболизма растений (Школьник, 1974; Val, Monge, 1990; Fernandes, Henriques, 1991).
Если из почвы в растения меди поступает недостаточно, то первыми начинают страдать точки роста, они становятся хлоротичными и отмирают. Из старых листьев к точкам роста медь передвигается очень слабо.
Среднее содержание в растениях меди, при котором они нормально развиваются, составляет 1,5 - 2 мг на 1 кг сухого вещества. Если содержание в растениях меди ниже, то они страдают от медной недостаточности. При содержании меди в растениях более 20 - 30 мг на 1 кг сухого вещества внесение медных удобрений может уже угнетать рост растений.
Недостаток меди часто совпадает с недостатком цинка, а на песчаных почвах также с недостатком магния. Внесение высоких доз азотных удобрений усиливает потребность растений в меди и способствует обострению симптомов медной недостаточности (Анспок, 1978). Большое значение меди на фоне высоких доз азота объясняется выявленной М.М. Окунцовым (1952), Л.К. Островской (1955) и И.В. Мосоловым (1948) ролью меди в превращениях азота и в белковом обмене.
В растениях был обнаружен медьсодержащий белок - пластоцианин. и доказано его участие в окислительно-восстановительных реакциях, и в первую очередь, в фотосинтезе (Чурбанов, 1976). В растительных тканях медь связана с белковым комплексом и находится в нерастворённом состоянии (Анспок, 1990). Таким образом, медь оказывает большое влияние на скорость окислительно-восстановительных процессов, действие данного элемента в этих реакциях является специфическим, и она не может быть заменена каким-либо другим элементом (Анспок, 1978). Медь так же играет важную роль в жизни животных и человека, выполняя свои определенные функции. Она входит в состав ферментов, участвует в гемопоэзе и образовании костей (Скальный, 2003, 2004; Скальный, Рудаков, 2003; Абдурахманов, Зайцев, 2004; и др.). Участие меди в гемопоэзе прослеживается в ветеринарной и медицинской практике. Недостаток меди в пищевом рационе человека и животных приводит к тяжелым формам анемии и истощению и как следствие этого, ещё к большому числу заболеваний (Школьник, Макарова, 1957; Фриден, 1964; Ковальский, 1974; Скальный, 2003, 2004; Скальный, Рудаков, 2003; Абдурахманов, Зайцев, 2004).
Таким образом, приведенные данные позволяют утверждать, что медь является жизненно важным микроэлементов. Она связанна с деятельностью многих ферментов, гормонов и витаминов, оказывает существенное влияние на рост, развитие организмов, на различные виды обмена веществ, кроветворение, костеобразование и т.д. Недостаток или избыток меди в организме приводит к нарушениям обмена веществ, к заболеваниям (как у растений, так и у животных и человека).
Градация почв Астраханской области по обеспеченности валовыми формами изученных микроэлементов
В аллювиальных луговых супесчаных почвах (Ал ) в среднем содержится 5,6 мг/кг сухого вещества меди, 35,4 мг/кг сухого вещества марганца и 24,7 мг/кг сухого вещества цинка. Среднее соотношение микроэлементов в этом типе почв равно 1:6,2:4,4 (табл. 13). Результаты анализов аллювиально-луговой, супесчаной почвы, показывают, что это наиболее слабо обеспеченный тип почв по всем изученным нами микроэлементам. Наибольшие средние концентрации валовых форм микроэлементов отмечены в Енотаевском районе: медь - 8,7 мг/кг, марганец - 65,4 мг/кг и цинк - 32,7 мг/кг, кроме того, здесь зафиксировано самое низкое соотношение меди и цинка по сравнению с другими районами. Наименьшие концентрации изученных металлов обнаружены в Приволжском районе: медь - 4,3 мг/кг, марганец - 18,4 мг/кг и цинк - 18,3 мг/кг.
Для Приволжского района так же характерен большой интервал колебаний марганца, по сравнению с другими районами. В Енотаевском районе отмечен наибольший интервал колебания валовых форм цинка; а в Икрянин-ском районе - меди, что объясняется неоднородностью почвенного покрова, и разными факторами почвообразования.
При сравнении районов между собой установлен большой разброс значений меди и цинка при движении с севера на юг области. Кроме того, цинк и медь в меньших концентрациях содержится в левобережных почвах области по сравнению с правобережными почвами. Почвы, расположенные в дельте реки Волги, содержат больше цинка и меди, чем почвы, расположенные в пойме реки Волги. Концентрации марганца при движении с севера на юг по правобережной части области уменьшается, тогда, как в левобережной части наоборот увеличивается.
При сравнении средних значений по содержанию валовых форм микроэлементов в данном типе почв, со средними значениями содержания валовых форм микроэлементов, по области, видно, что среднее содержание меди в ал-лювиально-луговых, супесчаных почвах, по отношению к среднему числу.по области составляет 1:3, соотношение марганца 1:4 и соотношение цинка 1:2 (табл. 19).
При сравнении двух типов аллювиально-луговых почв разного механического состава (табл. 12, 13) установлено, что тяжелые по механическому составу почвы (глинистые, суглинистые) содержат больше валовых форм микроэлементов, чем почвы более легкого механического состава (супесчаные). Аллювиальные луговые, супесчаные почвы содержат меньше изучен-ных микроэлементов, чем Ал почвы. Это проявляется не только при сравнении общих средних значении этих двух типов почв, но и при сравнении средних значениях этих почв по районам области. Однако были зафиксированы отклонения от установленной закономерности: Алсг почвы Лиманского района содержат меньше средне-валовых форм меди, чем Алсп почвы этого же района. Такая же ситуация наблюдается и в Енотаевском районе, только кроме низких значений валовых форм меди в Ал почвах, здесь зафиксированы и минимальные концентрации цинка по сравнению с Ал почвами.
Анализируя эти типы почв между собой, установлена закономерность, которая указывает на то, что для Приволжского района характерны (не зависимо от типа почв) большие интервалы колебаний валовых форм марганца. Несмотря на то, что среднее содержание валовых форм микроэлементов в двух типах почв резко отличается между собой, среднее соотношения меди и цинка в этих почвах практически близки в своих значения, особенно в Володаровском и Красноярском районах. В Астраханской области эти почвы представлены бурыми полупустынными, разной степени засоленности, супесчаными и суглинистыми типами почв. Солонцеватость этих почв была отмечена ещё В.В. Докучаевым (1936), который выделял их как бурые солонцеватые почвы. Повышенная засоленность является одной из главных причин низкого плодородия этих почв. Залегающие на глубине соли постепенно продвигаются к поверхности, в результате чего происходит засоление. Малое количество растительности мало обогащает такие почвы органическими веществами. Бурые полупустынные почвы это компонент ландшафта пустынно-степной зоны. Гумусовый горизонт этих почв слабо выражен, его мощность около 35 см. Содержание гумуса в верхнем горизонте супесчаных разновидностей почв около 1 %, в суглинистых 1-12,5 %. Следует также подчеркнуть и то, что материнская порода у бурых полупустынных почв может быть разнообразной, но она всегда содержит карбонаты, гипс и легкорастворимые соли. Верхний горизонт практически всегда обеднен кальцием (Вальков и др., 2004; Муха и др., 2003). Небольшое количество осадков и малоудовлетворительные физические свойства обуславливают ничтожные запасы влаги и небольшую глубину про-мачивания, которая обычно, не превышает 50 см и только в отдельные, более влажные годы достигает 1м (Вальков и др., 2004). Бурые полупустынные почвы основной фонд пастбищного овцеводства, в том числе и зимнего выпаса (черные земли). Наиболее пригодные к освоению при поливе бурые полупустынные слабосолонцеватые почвы, располагающиеся более или менее однородными массивами. При близком залегании грунтовых вод в почвах легкого гранулометрического состава их можно использовать под бахчевые и овощные культуры. Бурые полупустынные, разной степени засоленности, супесчаные почвы Анализируя полученные данные, следует отметить, что бурые полупус-тынные, разной степени засоленности, супесчаные почвы (БпРСз ), являются почвами в Астраханской области, которые слабо обеспеченны всеми изученными нами металлами, уступая только аллювиально-луговым супесчаным почвам (табл. 13, 14).
Из таблицы 14 видно, что в БпРСз почвах в среднем содержится 6,1 мг/кг сухого вещества меди, 74,1 мг/кг сухого вещества марганца и 26,5 мг/кг сухого вещества цинка. При среднем соотношении меди марганца и цинка -1:12:4,4. Максимальные средние значение микроэлементов в данном типе почв были отмечены в Енотаевском районе: медь - 8 мг/кг, марганец - 113 мг/кг и цинк - 29,7 мг/кг. Кроме того, высокие концентрации цинка характерны для Лиманского (30,5 мг/кг) и Красноярского районов (32,2 мг/кг).
Особенности накопления микроэлементов в вегетативных и репродуктивных органах дикорастущих растений
На территории Астраханской области в условиях недостаточности гу-мидных процессов, засушливого климата, высокого содержания в почвах солей, низкого гумуса и преобладанием в его составе фульвокислот, миграционная способность микроэлементов значительно повышается, особенно в почвах с легким гранулометрическим составом, обладающих повещенной промывной способностью.
На территории области повышенное содержание валовых форм микро элементов отмечается в Бпс , Бп3 , К з и в Ал почвах. С утяжелением гранулометрического состава в почвах возрастает об-щее содержание микроэлементов, при этом особо выделяются Бпс и Бп3 почвы (табл. 20). Почвы разного гранулометрического состава в зависимости от обога-щенности микроэлементами располагаются в следующем убывающем ряду: аллювиально-луговые светло-каштановые бурые полупустынные.
Исследования показали, что ландшафты одного и того же структурного морфологического типа, сформированные на одной литологической основе в биогеохимическом отношении не всегда одинаковы.
Интенсивность миграции и аккумуляции микроэлементов в известной мере определяется их химической природой, способностью вступать в обменные ионные реакции и реакции замещения, образовывать различные комплексные соединения, а также адсорбционной способностью. Но эти свойства микроэлементов находятся в зависимости от условий среды, в частности от геохимических условий ландшафта, характера засоления почв. Возможно, определенную роль в процессе обогащения почвы микроэлементами играет интенсивное, особенно в условиях аридного климата, испарение воды. Концентрация многих микроэлементов повышается с увеличением влажности, что объясняется, переходом их в растворимое состояние, способствует этому процессу и разложение органического вещества почв.
В аридных ландшафтах одним из важнейших свойств некоторых микроэлементов является образование ими в щелочной среде наряду с ионными формами растворимых анионных и комплексных соединений, что существенно расширяет диапазон их водной миграции (Перельман, 1975; Касимов, 1988).
На распределение микроэлементов оказывает влияние и солевой состав почв. Распределение микроэлементов в разных по засолению светло-каштановых и бурых почвах сильно различаются. В бурых полупустынных суглинистых почвах солонцеватые почвы содержат в своем составе больше валовых форм марганца, по сравнению с засоленными (Р 0,001). Тогда как в светло-каштановых почвах наоборот, марганца больше утилизируют засоленные почвы (табл. 20). Как светло-каштановые, так и бурые засоленные почвы, содержат в своем составе достоверно больше валовых форм меди и цинка, чем почвы солонцеватые (Р 0,001). Эти отличия в распределении микроэлементов в почвах одного типа можно объяснить тем, что они образовались в относительно разных климатических условиях и имеют различный водный режим.
Изменения в содержании микроэлементов в почвах зависит, главным образом, от изменений гранулометрического состава. В бурых полупустынных и светло-каштановых почвах, отмечающееся накопление микроэлементов, явно связанно с засолением этих почв
Аллювиально-луговые почвы области в приделах прикаспийской низменности являются наиболее молодыми и не засоленными почвами поймы. Аллювиально-луговые суглинистые почвы по отношению к другим почвам области содержат практически равные средние количества меди и цинка, и низкие концентрации марганца (уступая только аллювиально-луговым супесчаным). Тогда как аллювиально-луговые супесчаные почвы, являются малообеспеченными микроэлементами.
Бурые полупустынные почвы получили большое распространение в центральной, степной части области. Эти почвы, как уже отмечалось выше, характеризуются повышенным засолением. Кроме этого Бпс почвы являются наиболее обеспеченными валовыми формами марганца. В этом типе почв, так же выявлена одна из самых высоких концентраций валовых форм меди и цинка, уступая только Бп3 почвам. Кроме того, в Бпс почвах наблюдается самое большое, по сравнению с другими почвами, соотношение меди и марганца (табл. 20).
Бп3 характеризуются самыми высокими показателями, по содержанию валовых форм меди и цинка, и самым низким соотношением металлов: количество меди практически равно количеству цинка. В данном типе почв выявлен самый высокий разброс в концентрациях меди и цинка. Что можно объяснить факторами почвообразования, разным растительным покровом и т.д. Так как этот тип почв располагается пятнами среди других типов почв и встречается практически в каждом районе Астраханской области при движении с севера на юг, то здесь наблюдается перераспределение или миграция микроэлементов между различными компонентами ландшафта.
При сравнении среднего содержания микроэлементов в Бп3 почве со средним содержанием микроэлементов, по области, видно, что среднее содержание меди в Бп3сг почвах по отношению к средней концентрации по области составляет 1:0,3, соотношение марганца 1:0,7, соотношение цинка 1:0,5 (табл. 19). Эти соотношения меди и цинка являются самыми низкими по области, т.е. средние концентрации данных микроэлементов в этом типе почв в несколько раз превышают средние количество по области. Это свидетельствует о том, что это почва наиболее хорошо, из всех представленных почв в Астраханской области, обогащена валовыми формами микроэлементов..
