1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Лесоведение
  4. № 3, 2023

Лесоведение, 2023, № 3, стр. 290-303

Геохимические особенности морфометрических фракций торфянистых подстилок в южнотаежных болотных березняках Западной Сибири

Т. Т. Ефремова a, *, С. П. Ефремов a, А. Ф. Аврова a

a Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН
660036 Красноярск, Академгородок, д. 50/28, Россия

* E-mail: efr2@ksc.krasn.ru

Поступила в редакцию 30.06.2021
После доработки 12.04.2022
Принята к публикации 07.06.2022

Аннотация

Изучались торфянистые подстилки мохово-древесного состава в насаждениях березы пушистой (Betula pubescens Ehrh.) травяно-мшистых групп типов леса в северной части междуречья Оби и Томи (географические координаты 56°23′186″ с.ш., 084°32′519″ в.д.). Подстилки характеризуются слабой насыщенностью основаниями – 35.6%, кислой реакцией среды – ${\text{p}}{{{\text{H}}}_{{{{{\text{H}}}_{2}}{\text{O}}}}}$ 4.0, зольностью – 8.9%. Среднее содержание макро- и микроэлементов образует следующий нисходящий ряд, мг/кг: Сa5105 > > Fe4201 > Al3614 > K986 > Mg893 > Mn468 > Sr230 > Na153 > Zn51 >Pb13 > Cu6.8 > Ni5 > Cr4.6 > Co2.9 > Cd0.2. Согласно факторному анализу, состав минеральной компоненты подстилок в процессе деструкции растительных остатков на 57% определяется изменчивостью содержания тяжёлых металлов, на 37% – щелочных, щелочноземельных, Zn, Cd. Методом древовидной кластеризации морфометрические фракции растительных фрагментов (дериваты) организовались следующим образом: >10 мм, [(10–5) + + (5–3) + (3–2) + (2–1)] и [(1–0.5) + (0.5–0.25) + <0.25] мм. Дискриминантный анализ показал 100% попадание в соответствующую группу. Наибольший вклад в предсказание вносят Al и Са. По мере распада растительных фрагментов тяжелые металлы и алюминий последовательно накапливаются, щелочные и щелочноземельные металлы вымываются и наиболее активно – на стадии ферментации. Распределение минеральных компонентов в дериватах подстилок согласуется с их гумусным состоянием. В мелких морфометрических фракциях по сравнению с крупными фрагментами расширяется отношение (∑ГК + ∑ФК)/полисахариды, сужается величина С/N, накапливаются гуминовые и фульвокислоты главным образом 1-й фракции. Торфянистые подстилки характеризуются средним, умеренно опасным уровнем загрязнения: суммарный показатель загрязнения (Zc) – 18. В составе токсикантов доминируют Pb, Zn – химические элементы I класса опасности.

Ключевые слова: мезотрофные березняки, дериваты, макро- и микроэлементы, гумусное состояние, суммарный показатель загрязнения, многомерный статистический анализ.

Список литературы

  1. Агрохимические методы исследования почв. М.: Наука, 1975. 656 с.

  2. Александрова Л.Н. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации. Л.: Наука, 1980. 288 с.

  3. Безносиков В.А., Лодыгин Е.Д., Кондратенок Б.М. Оценка фонового содержания тяжелых металлов в почвах европейского северо-востока России // Почвоведение. 2007. № 9. С. 1064–1070.

  4. Бернатонис В.К., Архипов В.С., Здвижков М.А., Прейс Ю.И., Тихомирова Н.О. Геохимия растений и торфов Большого Васюганского болота. Большое Васюганское болото. Современное состояние и процессы развития. Томск: Институт оптики атмосферы СО РАН, 2002. С. 204–215.

  5. Богатырев Л.Г., Демин В.В., Матышак Г.В., Сапожникова В.А. О некоторых теоретических аспектах исследования лесных подстилок // Лесоведение. 2004. № 4. С. 17–29.

  6. Богатырев Л.Г., Алябина И.О., Маречек М.С., Самсонова В.П., Кириченко А.В., Коновалов С.Н. Подстилка и гумусообразование в лесных формациях Камчатки // Лесоведение. 2008. № 3. С. 28–38.

  7. Богуш А.А, Бобров В.А., Климин М.А., Бычинский В.А., Леонова Г.А, Кривоногов С.К., Кондратьева Л.М., Прейс Ю.И. Особенности формирования отложений и концентрирования элементов в профиле торфяника Выдринский (Южное Прибайкалье) // Геология и геофизика. 2019. Т. 60. № 2. С. 194–208. https://doi.org/10.15372/GiG2019012

  8. Василевич Р.С. Макро- и микроэлементный состав мерзлотных бугристых торфяников лесотундры европейского северо-востока России // Геохимия. 2018. № 12. С. 1158–1172.

  9. ГОСТ 17.4.1.02-83. Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения. М.: Стандартинформ, 2008. 4 с.

  10. Ефремова Т.Т., Аврова А.Ф., Ефремов С.П., Мелентьева Н.В. Стадийность трансформации органического вещества подстилок болотных березняков // Почвоведение. 2009. № 10. С. 1203–1212.

  11. Ефремова Т.Т., Ефремов С.П. Эколого-геохимическая оценка уровней загрязнения тяжелыми металлами и серой бугристых торфяников юга Таймыра // Сибирский экологический журн. 2014. № 6. С. 965–974.

  12. Железнова О.С., Тобратов С.А. Роль растительности в регулировании потоков тяжелых металлов в подтаежных лесных экосистемах центра Восточно-Европейской равнины // Лесоведение. 2021. № 1. С. 11–27.

  13. Инишева Л.И., Цыбукова Т.Н. Эколого-геохимическая оценка торфов юго-востока Зпадно-Сибирской равнины // География и природные ресурсы. 1999. № 1. С. 45–51.

  14. Ким Дж.-О., Мьюллер Ч.У., Клекка У.Р., Олдендерфер М.С., Блэшфилд Р.К. Факторный, дискриминантный и кластерный анализ. М.: Финансы и статистика, 1989. 215 с.

  15. Леонова Г.А., Мальцев А.Е., Бадмаева Ж.О., Шавекин А.С., Рубанов М.В., Прейс Ю.И. Геоэкологическая оценка степени антропогенного загрязнения тяжелыми металлами экосистем верховых болот лесостепной зоны Западной Сибири // Экология промышленного производства. 2018. № 2(102). С. 64–73.

  16. Лесной фонд России (по данным государственного учёта лесного фонда по состоянию на 1 января 1998 г.). Справочник. М.: ВНИИЦлесресурс, 1999. 650 с.

  17. Липатов Д.Н., Щеглов А.И., Манахов Д.В., Карпухин М.М., Завгородняя Ю.А., Цветнова О.Б. Распределение тяжелых металлов и бенз(а)пирена в торфяных олиготрофных почвах и торфяно-глееземах на северо-востоке о. Сахалин // Почвоведение. 2018. № 5. С. 551–562.

  18. Мелентьева Н.В. Почвы осушенных лесных болот. Новосибирск: Наука. 1980. 128 с.

  19. Московченко Д.В. Биогеохимические особенности верховых болот Западной Сибири // География и природные ресурсы. 2006. № 1. С.63–70.

  20. Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. М.: МГУ, 1990. 325 с.

  21. Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. М.: Астрея-2000, 1999. 768 с.

  22. Пономарева В.В., Николаева Т.А. Методы изучения органического вещества в торфяно-болотных почвах // Почвоведение. 1961. № 5. С. 88–95.

  23. Пьявченко Н.И., Корнилова Л.И. О диагностических показателях типов торфа // Почвоведение. 1978. № 10. С. 146–153.

  24. Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П. Геохимия окружающей среды. М.: Недра, 1990. 335 с.

  25. Сапожников А.П. Лесная подстилка – номенклатура, классификация и индексация // Почвоведение. 1984. № 5. С. 96–105.

  26. Тарханов С.Н. Содержание серы и тяжелых металлов в хвойных насаждениях бассейна Северной Двины при аэротехногенном загрязнении // Лесоведение. 2011. № 3. С. 26–33.

  27. Федорец Н.Г., Солодовников А.Н. Воздействие эмиссий Костомукшского горно-обогатительного комбината на лесные подстилки сосняков в северотаежной подзоне Карелии // Труды Карельского научного центра. 2013. № 6. С. 143–152.

  28. Халафян А.А. STATISTICA 6. Статистический анализ данных: Учебник. 3-е изд. М.: ООО “Бином-Пресс”, 2007. 515 с.

  29. Щеглов А.И., Цветнова О.Б., Богатырев Л.Г. Экологическая роль лесных подстилок в миграции техногенных загрязнителей // Проблемы радиоэкологии и пограничных дисциплин. Екатеринбург: Изд-во Уральского университета, 2005. С. 248–268.

  30. Bao K., Wang G., Jia L., Xing W. Anthropogenic impacts in the Changbai Mountain region of NE China over the last 150 years: geochemical records of peat and altitude effects // Environmental Science and Pollution Research. 2019. V. 26. № 8. P. 7512–7524. https://doi.org/10.1007/s11356-019-04138-w

  31. Bao K., Wang G., Pratte S., Mackenzie L., Klamt A.M. Historical variation in the distribution of trace and major elements in a poor fen of Fenghuang Mountain, NE China // Geochemistry International. 2018. V. 56. № 10. P. 1003–1015.

  32. Ernst W.H.O. Evolution of metal tolerance in higher plants // Forest Snow & Landscape Research. 2006. V. 80. № 3. P. 251–274.

  33. Fiakiewicz-Kozie B., Smieja-Król B., Palowski B. Heavy metal accumulation in two peat bogs from southern Poland // Studia Quaternaria. 2011. V. 28. P. 17–24.

  34. Jia L., Wang G., Liu J. Distribution and implications of the elements of peat profiles in the Jinbei bog of the Changbai Mountains // Wetland Sci. 2006. № 4. P. 187–192. (in Chinese with English abstract)

  35. Mayer P.M. Ecosystem and decomposer effects on litter dynamics along an old field to old–growth forest successional gradient // Acta Oecologica. 2008. V. 33. № 2. P. 222–230.

  36. Maestri E., Marmiroli M., Visioli G., Marmiroli N. Metal tolerance and hyperaccumulation: Costs and trade-offs between traits and environment // Environmental and Experimental Botany. 2010. V. 68. № 1. P. 1–13.

  37. Orru H., Orru M. Sources and distribution of trace elements in Estonian peat // Global and Planetary Change. 2006. V. 53. P. 249–258.

  38. Rausch N., Nieminen T., Ukonmaanaho L., Le Roux G., Krachler M., Cheburkin A.K., Bonani G., Shotyk W. Comparison of atmospheric deposition of copper, nickel, cobalt, zinc, and cadmium recorded by Finnish peat cores with monitoring data and emission records // Environmental Science and Technology. 2005. V. 39. P. 5989–5998.

  39. Shotyk W. Natural and anthropogenic enrichments of As, Cu, Pb, Sb, and Zn in ombrotrophic versus minerotrophic peat bog profiles, Jura Mountains, Switzerland // Water Air Soil Pollut. 1996. V. 90. P. 375–405.

  40. Sofo A., Scopa A., Remans T., Vangronsveld J., Cuypers A. Biochemical and functional responses of Arabidopsis thaliana exposed to cadmium, copper and zinc // The plant family Brassicaceae: contribution towards phytoremediation. 2012. V. 21. P. 239–263.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Лесоведение

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал