Введение к работе
Актуальность темы.
Состав водорастворимых соединений является показателем, позволяющим судить о миграции и перераспределении различных элементов и их соединений в почве, о взаимодействии жидкой и твердых фаз. Изучение жидкой фазы почвы является ключом к пониманию педогенеза и экологических функций почвы. Жидкая фаза почв является связующим звеном при трансформации органического вещества почв, средой, без которой не осуществляются биохимические реакции (Kalbitz, 2003).
Несмотря на значимость проблемы изучения химии почвенных растворов, сведения об их составе и свойствах в литературе крайне ограничены. Отчасти это связано с трудоемкостью их получения, отчасти со сложностью интерпретации получаемых данных.
Наиболее доступным методом изучения жидкой фазы почвы является исследование состава различных экстрактов из почв. В качестве экстрагентов используют воду, слабосолевые растворы или растворы разбавленных кислот и органических соединений. Наряду с этим, для получения почвенного раствора и определения в нем элементов питания растений или содержания загрязняющих веществ применяется метод вакуум-фильтрации. Растворы, полученные этим методом, дают представление о составе капиллярной и рыхлосвязанной влаги; и позволяют составить мнение об относительно устойчивых квазиравновесных состояниях систем химических элементов в почвах (Малинина, Мотузова, 1994, Haines, Waide, Todd, 1982, Hendershot, Courchesne, 1991). Преимуществом этого метода является то, что растворы отбираются непосредственно в полевых условиях, с минимальным нарушением сложения почв. Изучение динамики изменения состава растворов в полевых условиях, позволяет учитывать влияние разновременной активности почвенной биоты, что вряд ли возможно по данным вытяжек из почвы. Поэтому представляет интерес параллельное изучение состава жидкой фазы почв, выделенной двумя различными методами – экстракцией различными растворителями из высушенных образцов и отобранной в полевых условиях с помощью вакуумной фильтрации для получения представления о содержании и соотношении различных компонентов жидкой фазы в стандартных и естественных условиях.
Изучению экстрагируемых из высушенной почвы подвижных форм соединений металлов, предположительно входящих в состав жидкой фазы почв, посвящено достаточно много работ (Малинина, Богатырев, Малюкова, 1999, Понизовский и др. 1997, Brummer at all, 1983, McBride, Blasiak, 1979). Большинство предлагаемых методов предназначено для минеральных горизонтов. Подстилке как объекту изучения уделяется меньше внимания. А ведь именно в подстилке формируется химический состав дальнейшего как вертикального, так и латерального стока. Здесь металлы могут связываться с различными органическими веществами, как гумусовой природы, так и неспецифическими. Представителями последней группы являются соединения фенольной природы – сильные комплексообразующие агенты (Gallet, Keller, 1999). Фенольные соединения принимают активное участие в таких почвообразующих процессах, как гумусообразование и подзолообразование (Кононова, 1951, Орлов, 1974, Katase, Kondo, 1989, Tsutsuki, Kondo, 1995), могут выполнять регуляторную роль в процессе минерализации органического вещества, многие из них являются водорастворимыми и могут способствовать миграции различных элементов в почвенном профиле.
Цель работы - изучение закономерностей формирования состава и свойств жидкой фазы почв Центрально-лесного государственного природного биосферного заповедника (ЦЛГПБЗ).
Поставленные задачи:
-
провести сопоставление состава жидкой фазы почв, полученной методом вакуумной фильтрации и различных экстрактов из почв
-
выявить закономерности формирования общего содержания макро- и микроэлементов в почвах ЦЛГПБЗ
-
выявить закономерности формирования содержания химических элементов и соединений фенольной природы в жидкой фазе почв ЦЛГПБЗ
-
оценить пространственное и временное варьирование содержания металлов и фенольных соединений в жидкой фазе почв ЦЛГПБЗ.
В работе активно использовались статистические методы исследования (кластерный, дисперсионный, корреляционный анализ). Это необходимые методы выявления значимого влияния различных природных факторов на свойства почвенных растворов, являющихся одним из самых динамичных почвенных свойств.
Научная новизна. Впервые оценена динамика содержания фенольных соединений (ФС) в почвенных растворах в разных временных шкалах и под разными биогеоценозами, пространственная и временная вариабельность их содержания. Показано различие уровней содержания и характера распределения компонентов в почвенных растворах по сравнению с различными экстрактами из почв.
Практическая значимость. В работе оценена адекватность применения различных методов получения жидкой фазы почв в зависимости от целей исследования. Полученные данные о содержании наиболее подвижных форм металлов и соединений фенольной природы в ненарушенных лесных почвах могут быть использованы для экологической оценки почв, подверженных антропогенному воздействию. Установлены уровни варьирования содержания различных элементов и соединений, что необходимо для сравнения этих показателей в разных почвах. Показана эффективность применения статистических методов исследования для решения экологических задач.
Апробация. Основные положения диссертации доложены на международной научной конференции «Экологические функции лесных почв в естественных и антропогенно нарушенных ландшафтах», Петрозаводск, 2005, международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов – 2006», МГУ им.М.В.Ломоносова, на заседаниях кафедры химии почв факультета почвоведения МГУ им.М.В.Ломоносова.
Публикации. По результатам исследований опубликовано 3 статьи, тезисы.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, основных выводов, списка литературы и приложения. Она изложена на 140с, содержит 28 таблиц, 5 рисунков. Список литературы включает 158 источников, в том числе 91 на иностранных языках.
