WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Элементный состав почв и растений уймонской котловины и горного окаймления (центральный алтай)

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Балыкин Дмитрий Николаевич

ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ ПОЧВ И РАСТЕНИЙ УЙМОНСКОЙ КОТЛОВИНЫ И ГОРНОГО ОКАЙМЛЕНИЯ

(ЦЕНТРАЛЬНЫЙ АЛТАЙ)

03.00.16 – Экология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Барнаул – 2009

Работа выполнена в Институте водных и экологических проблем Сибирского отделения Российской академии наук

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Пузанов Александр Васильевич

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Спицына Светлана Федоровна

кандидат биологических наук, доцент

Майманова Татьяна Михайловна

Ведущая организация: Институт почвоведения и агрохимии

СО РАН, г. Новосибирск

Защита состоится "___" июня 2009 г. в часов на заседании диссертационного совета ДМ 220.002.03. при ФГОУ ВПО «Алтайский государственный аграрный университет» по адресу: 656049, г. Барнаул, пр. Красноармейский, 98, факс 8 (3852) 62-83-96.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского

государственного аграрного университета.

Автореферат разослан "_____" __________2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор биологических наук, профессор С.В. Макарычев

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. В настоящее время все большую актуальность приобретают исследования поведения химических элементов в природных и антропогенных средах, их совокупного влияния на живые организмы.

Многие редкие и рассеянные химические элементы (микроэлементы) играют значительную биологическую роль, входя в физиологически важные органические соединения у организмов – в дыхательные пигменты, ферменты, витамины, гормоны и другие физиологически важные вещества (Виноградов, 1963; Протасова, 1998; Орлов, 1998).

Недостаток микроэлементов в почвах, как и избыток, приводит к снижению урожайности культурных растений, ухудшению качества сельскохозяйственной продукции, а в отдельных случаях является даже причиной эндемических заболеваний растений, животных и человека.

Особое место в элементном составе природных систем занимают радиоактивные элементы (естественные и искусственные), являющиеся источниками радиоактивного излучения и создающие суммарный радиационный фон.

Основную часть облучения живые организмы получают от естественной радиации, источниками которой служат природные образования (горные породы, содержащие естественные радионуклиды в повышенных концентрациях, природные воды, в том числе в районах нефтедобычи, с высоким содержанием урана, тория и продуктов их распада – радия и радона), источниками радиации являются и промышленные предприятия, ведущие добычу и глубокую переработку руд, а также ТЭЦ, работающие на углях, горючих сланцах и торфах с высоким содержанием радиоактивных элементов. Искусственная радиоактивность непосредственно связана с деятельностью человека (проведение ядерных испытаний, переработка и захоронение ядерного топлива). Индикатором проведенных ядерных испытаний обычно служит нахождение в природной среде изотопа цезия-137.

Уймонская котловина является одной из крупных среднегорных котловин Алтая. Горным окаймлением котловины служат два крупных хребта Теректинский и Катунский, опоясывающих её соответственно с севера и юга.

Наиболее интенсивный характер развития земледелия в Уймонской котловине на протяжении последних 200 лет привел к возникновению ряда негативных последствий, выражающихся в проявлении эрозионных процессов, снижении плодородия, и, как результат, деградации почв.

В последнее время научный интерес к исследованию Уймонской котловины и ее горного окаймления значительно возрос, это связано, в том числе, с высоким рекреационным потенциалом данной территории, что требует глубоких научных исследований, направленных на сохранение биоразнообразия и целостности природных ландшафтов.

Цель работы: выявить закономерности миграции и аккумуляции микроэлементов, радионуклидов в почвах и растениях Уймонской котловины и её горного окаймления.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить основные физико-химические свойства почв территории, определяющие характер внутрипрофильного распределения микроэлементов и радионуклидов в системе генетических горизонтов исследуемых почв;

2. Оценить уровень содержания микроэлементов и радионуклидов в почвах Уймонской котловины и её горного окаймления;

3. Изучить характер пространственного распределения микроэлементов и радионуклидов в исследуемых почвах;

4. Оценить содержание микроэлементов в культурных и дикорастущих растениях;

5. Дать оценку эколого-биогеохимической обстановки в Уймонской котловине.

Научная новизна. Впервые выявлены закономерности поведения широкого комплекса микроэлементов и радионуклидов в основных типах почв Уймонской котловины и горного окаймления. Охарактеризован характер внутрипрофильного и пространственного распределения элементов на исследуемой территории. Дана оценка содержания тяжелых металлов в зерне злаковых культур, возделываемых в условиях Уймонской котловины на черноземах обыкновенных.



Защищаемые положения:

  • Характер распределения микроэлементов в почвах Уймонской котловины определяют щелочной и биогеохимический барьеры;
  • Группа тяжелых минералов, содержащаяся во фракции мелкого песка (0,25-0,05 мм), обусловливает повышенное содержание Zr, Mn, Ba, Sr и Zn в легкосуглинистых разновидностях почв, приуроченных к днищу Уймонской котловины и конусам выноса рек;
  • Эколого-биогеохимическая ситуация в Уймонской котловине является благоприятной и не вызывает опасений для стабильного функционирования агро- и биогеоценозов.

Практическая значимость. Микроэлементный и радионуклидный состав почв исследуемой территории является одним из важных аспектов оценки эколого-геохимической ситуации и приоритетным показателем биогеохимического статуса территории. Полученные результаты могут быть полезны специалистам сельского хозяйства, здравоохранения.

Фактический материал. В основу работы положены материалы, полученные автором в период экспедиционных исследований с 2003 по 2008 г. на территории Уймонской котловины и её горного окаймления.

Апробация. Основные материалы диссертации докладывались на конференции аспирантов и научных сотрудников ИВЭП СО РАН (2004), на V международной биогеохимической школе (8-11 сентября 2005 г.) «Актуальные проблемы геохимической экологии», Семипалатинск, 2005, международной научной конференции «Геохимия биосферы», Москва, (15-18 ноября 2006 г.), IV международной научно-практической конференции «Тяжелые металлы и радионуклиды в окружающей среде», Семипалатинск, 2006 г., на Втором Санкт-Петербургском международном экологическом форуме «Окружающая среда и здоровье человека»; на V Международной научно-практической конференции «Тяжелые металлы и радионуклиды в окружающей среде» (15-18 октября 2008), Семипалатинск, 2008 г.

Публикации по теме диссертации. Основные результаты исследований, изложенные в диссертации, опубликованы в сборниках научных трудов международных, российских, региональных конференций и школ. Общее число публикаций 8, в рецензируемых журналах 4, в том числе 1 в изданиях, включенных в список ВАК. Объем печатных листов составляет 30, доля автора 60 %.

Объем и структура диссертации. Диссертация представляет собой рукопись объемом 161 страница. Состоит из введения, 4 глав, выводов и списка литературы, который включает 152 отечественных и зарубежных источника, 3 приложений. Диссертация содержит 28 рисунков и 21 таблицу.

Благодарности. Автор выражает глубокую признательность научному руководителю доктору биологических наук, профессору А.В. Пузанову за консультации и постоянную поддержку при работе над диссертацией, а также коллективу лаборатории биогеохимии ИВЭП СО РАН.

ГЛАВА I. РАЙОН, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Район исследования находится в пределах Уймонской котловины и её горного окаймления. Объектами исследования являются почвы и растения Уймонской котловины и горного окаймления.

Почвенный покров в системе высотной поясности Уймонской котловины и её горного окаймления образует три высотных почвенных пояса:

  1. Пояс горно-степных и лесостепных почв, занимающий абсолютные высоты от 900 – 1000 до 1400-1600 м. Основной фон почвенного покрова составляют черноземы обыкновенные и горно-лесные черноземовидные почвы;
  2. Пояс горно-лесных почв, занимающий абсолютные высоты от 1000-1100 до 1800-2200 м. Основной фон представляют горно-лесные бурые почвы;
  3. Пояс альпийских и субальпийских почв, занимающий абсолютные высоты от 1800 – 2200 до 2800-3200 м. Основной фон приходится на горно-луговые и горно-тундровые почвы.

Предметом исследования являются следующие микроэлементы: Be, Zn, Sr, Ba, B, Ga, Sn, Pb, Bi, Sc, V, Cr, Mn, Co, Ni, Y, Zr, Nb, Mo, La, Сe, Yb, радионуклиды: 238U, 232Th, 40K и 137Сs

При выполнении полевых исследований выбран приемлемый для горных стран метод трансектов – профилей, закладываемых поперёк долин (межгорных котловин), с выходом на водоразделы противолежащих хребтов. Он позволяет более полно охарактеризовать компоненты ландшафта.

Основу трансекта составляли ключевые полнопрофильные разрезы, приуроченные к главным элементам рельефа с учётом соответствующего геохимического ландшафта (элювиальный, транзитный, аккумулятивный). Кроме ключевых разрезов проводилось дополнительное опробование в виде полуям, прикопок. Общее количество полнопрофильных разрезов 50, отобрано 250 почвенных и растительных проб.

Почвенные разрезы закладывались на глубину, охватывающую все генетические горизонты. Подробное описание морфологического строения профиля выполнялось по правилам, принятым в почвоведении. Образцы на микроэлементный состав и общий анализ отбирали из каждого почвенного горизонта. При отборе проб на радионуклиды особое внимание уделялось верхней части профиля (отбор проб производился через 0-5 до глубины 30 см).

Для определения химических и физико-химических свойств исследуемых почв, а также их гранулометрического состава использовались общепринятые в почвоведении методы (Аринушкина, 1970).

Валовое содержание микроэлементов в почвах определяли методом количественного плазменно-спектрального анализа, в растениях – атомно-абсорбционным методом, удельную активность радионуклидов – гамма-спектрометрическим методом.





ГЛАВА II. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА

ИССЛЕДОВАНИЙ

В данной главе подробно характеризуются природные условия района исследования: геологическое строение территории, климат, растительность, геоморфология и гидрография.

По схеме структурно-геоморфологического районирования Горного Алтая (Щукина, 1960), Уймонская депрессия относится к внутригорным эрозионно-тектоническим и аккумулятивным впадинам.

Котловина представляет собой салаирско-каледонское глыбово-складчатое сооружение, образовавшееся в результате сводового поднятия древнего палеозойского основания.

Горным окаймлением котловины служат два крупных хребта – Теректинский и Катунский, ограничивающие котловину, соответственно, с севера и юга. Река Катунь разделяет котловину на две неравные части: левобережную – более обширную и правобережную, которая выражена в виде бухтообразного расширения. Котловина имеет очень плоское днище и вытянута, как и хребты, в субширотном плане. Во время деградации максимального оледенения депрессия являлась вместилищем ледниковых вод (Нехорошев, 1930; Селиверстов, 1959; Ефимцев, 1961; Ламакина-Васильева, 1935; Девяткин и соавторы, 1963; Раковец и Шмидт, 1963). После образования р. Катуни и спада ледниковых вод окаймляющие депрессию склоны хребтов, а в последствие и днище котловины, подвергались эрозионной деятельности. Депрессия выполнена мощной толщей озерных отложений, перекрытых песчано-гравийными, глинисто-галечниковыми аллювиальными и суглинисто-щебнистыми делювиально-пролювиальными отложениями.

В пределах Уймонской депрессии четко выражен аккумулятивный карбонатный тип коры выветривания. Древние рыхлые отложения почти повсеместно перекрыты чехлом молодых отложений полигенетического происхождения – маломощных (до 200-220 см) скелетных и карбонатных лессовидных суглинков, супесей и песков, на которых происходит развитие почв. В пределах конусов выноса формирование почв происходит на грубообломочных образованиях (Хмелев, 1968).

Минералогический состав фракций больше 0,25 мм лессовидных суглинков представлен преимущественно кварцем, полевыми шпатами и роговой обманкой. Фракции 0,25-0,05 и 0,05-0,01 мм – кварцем, полевыми шпатами, мусковитом, глауконитом, хлоритом, а также группой тяжелых минералов (Хмелев, 1968).

Химический состав покровных пород разнообразен и характеризуется содержанием от 61 до 67% SiO2, 17-21% Al2O3, 7% Fe2O3, от 1,5 до 2% CaO, до 3% MgO, 2-3% K2O и 1-2% NaO. Наблюдается постоянство молекулярных отношений SiO2 к R2O3, что является отражением замедленного темпа процессов выветривания.

Почвообразующими породами на окаймляющих депрессию хребтах служат делювиальные и пролювиальные отложения либо элювий и элювио-делювий коренных пород.

Климат отличается резкой континентальностью с низкими среднегодовыми температурами (-2о) и очень контрастным тепловым режимом. Средняя продолжительность безморозного периода от 62 до 92 дней. Лето умеренно теплое. Среднегодовая сумма осадков 461 мм, причем от 85 до 90% выпадает с апреля по октябрь. Высота снежного покрова не превышает 20-30 см. Зимнее охлаждение при этом продолжается в течение 4-6 месяцев, обусловливая глубокое промерзание почв.

Естественная растительность котловины практически полностью уничтожена хозяйственной деятельностью человека.

Склоны Катунского и Теректинского хребтов заняты лесной растительностью. По нижним частям склонов распространены парковые лиственничные леса и их дериваты с хорошо развитым травянистым (разнотравно-злаковым) покровом. На высоте 1500-1700 м над ур. м. лиственничные леса трансформируются в лиственнично-кедровые, под пологом которых обычно развито высокотравье (Хмелев, 1968).

Основной водной артерией на исследуемой территории является река Катунь, относящаяся к бассейну Оби и берущая начало в мощных ледниках горы Белухи. В пределах Уймонской котловины притоками Катуни являются реки: Кокса, Кастахта, Курунда, Б. Теректа, Чендек, Моргаленок, Мульта.

ГЛАВА III. БИОГЕОХИМИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ И

РАДИОНУКЛИДОВ

В данном разделе на основании анализа литературных данных отечественных и зарубежных источников освещаются вопросы биогеохимии микроэлементов и радионуклидов.

ГЛАВА IV. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

4.1. Валовое содержание микроэлементов в черноземах обыкновенных Уймонской котловины

Исследования показали, что содержание микроэлементов в черноземах обыкновенных Уймонской котловины находится на высоком уровне относительно их равнинных аналогов. Черноземы обыкновенные Уймонской котловины характеризуются более высоким уровнем содержания многих микроэлементов по сравнению с почвами Курской, Новосибирской областей и Приобья Алтайского (табл. 1).

Установлено четыре типа распределения микроэлементов и радионуклидов в почвах Уймонской котловины и горного окаймления. Внутрипрофильное распределение большинства элементов носит аккумулятивный характер (табл. 2).

Наличие карбонатных и гумусовых горизонтов с высоким содержанием карбонатов и гумуса способствует образованию щелочного и биогеохимического барьеров в почвах степного пояса Уймонской котловины.

Таблица 1

Среднее валовое содержание микроэлементов в черноземах, мг/кг

Элемент

Уймонская котловина

Курская область*

Новосибирская область*

Алтайский край

(Приобье)*

Кларки почв**

Mn



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.