ОСОБЛИВОСТІ НАКОПИЧЕННЯ ОСВІТИ І лабільність гумусу в грунті сельбищно ЛАНДШАФТА міста Архангельська
ОСОБЛИВОСТІ НАКОПИЧЕННЯ ОСВІТИ І лабільність гумусу в грунті сельбищно ЛАНДШАФТА міста Архангельська
Л.Ф. Попова, Т.А. Корельський, Н.П. Семенова, А.А. Шоева
Л.Ф. Попова, Т.А. Корельський, Н.П. Семенова, А.А. Шоева
Поморський державний університет, м Архангельськ
e-mail: [email protected]
ОСОБЛИВОСТІ НАКОПИЧЕННЯ ОСВІТИ І лабільність гумусу
У ґрунтів селитебних ЛАНДШАФТА міста Архангельська
03.00.16 - Екологія
Гумусові речовини, виконуючи ряд біохімічних функцій, є найважливішим екологічним ланкою в системі грунт-рослини. У даній статті представлений аналіз результатів дослідження особливостей накопичення загального і лабільного гумусу в грунтах р Архангельська. Тут розглянуті деякі закономірності акумуляції та міграції гумусових речовин в міських грунтах в залежності від ступеня антропогенного навантаження, від типу і структури грунтів. Розглянуто вплив змісту загального та лабільногогумуса в грунтах на накопичення в них елементів живлення і важких металів.
Ключові слова: загальний ілабільний гумус; гумінові кислоти; фульвокислоти; міські грунту; сельбищний ландшафт; урбаноземи; реплантоземи; культуроземи.
Останнім часом все більшої актуальності набувають проблеми якості навколишнього середовища. Забруднення навколишнього середовища в результаті антропогенного впливу тісно пов'язане з порушенням грунтового покриву і його складових компонентів, зокрема органічної речовини або гумусу. Поліхімізм і гетерогенність сукупних органічних речовин, що складають гумус, дозволяє їм брати участь у взаємодіях з різними хімічними сполуками, нейтралізуючи їх вплив на екологічний комплекс міста. Пов'язуючи різні полютантів: важкі метали і органічні токсиканти (пестициди, гербіциди і т.д.), гумус грає роль своєрідного бар'єру, затримуючи їх потрапляння в рослини і ґрунтові води. Гумусові речовини надають стимулюючу дію і на грунтову біоту: мікроорганізми, гриби і водорості. Тому дуже важливим є визначення змісту загального та лабільного гумусу в міських грунтах.
Органічне речовина грунту - складна багатокомпонентна динамічна підсистема грунтової екосистеми, що складається з біохімічних з'єднань незалежно від їх походження (природного або синтетичного), що накопичуються на поверхні грунту або в її товщі. 85-93% загальної кількості органічної речовини становить гумус. Це гетерогенні і полідисперсні колоїдні комплекси, невіддільні фізичними методами від мінеральної частини грунту. Гумус може включати амінокислоти, аміноцукри, вуглеводи та інші компоненти. Всього в складі гумусових речовин налічується до 15 функціональних груп. Найважливішими серед них є карбоксильні, спиртові, фенольні та амідні групи.
У складі гумусу виділяють: 1) специфічні гумусові речовини; 2) неспецифічні органічні сполуки; 3) проміжні продукти розпаду і гуміфікації. До групи специфічних з'єднань відносять азотсодержащие високомолекулярні органічні сполуки, представлені чорними та бурими гуміновими кислотами (ЩДК і БГК), фульвокислот (ФК) і негідролізуемого залишком або гумин. ГК найменш рухливі високомолекулярні речовини кислої природи розчинні у воді, витягнуті з грунту різними водними розчинами: NaOH, KOH, NH4OH, Na4P2O7, NaF, і ін., І обложені з отриманих розчинів при підкисленні останніх мінеральними кислотами у вигляді Темна гелю. ГК є найважливішими і найбільш стабільними, стійкими до мінералізації компонентами ґрунтового гумусу. ФК - найбільш рухливі, агресивні і розчинні в кислому і лужному середовищі органічні сполуки кислотної природи. По відношенню до процесу мінералізації ФК менш стійкі, ніж ГК. ГК і ФК грають важливу роль у визначенні властивостей ґрунтів і служать доступним джерелом вуглецю. Бурі гумінові кислоти та фульвокислоти є лабільний гумус [1. 2].
На кафедрі хімії ПГУ протягом декількох років проводяться дослідження з визначення вмісту загального і лабільного гумусу в різних типах грунтів м Архангельська. Для визначення загального гумусу в грунтах використовували метод І.В. Тюріна в модифікації ціано згідно ГОСТ 26213-91 [3]. Він заснований на окисленні органічної речовини грунту розчином дихромата калію в сірчаної кислоти з подальшим фотоелектроколоріметріческім визначенням тривалентного хрому, еквівалентного вмістом гумусу. Виділення лабільних ГК і ФК виконували за методикою, розробленою лабораторією біології та біохімії ґрунтів грунтового інституту ім. В.В, Докучаєва. Метод заснований на виділенні лабільних гумінових речовин пирофосфатом натрію, з наступним поділом ГК і ФК і визначенням процентного вмісту кожної фракції по ГОСТ 26213-91. Пірофосфатная витяжка витягує з грунту більш «чисті» гумусові речовини з характерним для кожного типу ґрунтів співвідношенням СГК: СФК.
Дані хімічного експерименту представлені в таблиці.
Таблиця. Зміст загального і фракційного гумусу в різних типах грунтів м Архангельська
Тип грунтів
Урбанозем
Реплантозем
Культурозем
природна
Інтервал загального гумусу,%
0,66-12,72
1,32-6,97
6,04
1,73
Середній вміст загального гумусу,%
4,75
4,01
6,04
1,73
Інтервал ГК,%
0,13-0,52
0,11-0,55
0,53
0,25
Середній вміст ГК,%
0,28
0,33
0,53
0,25
Інтервал ФК,%
0,06-0,20
0,03-0,10
0,01
0,27
Середній вміст ФК,%
0,11
0,06
0,01
0,27
З гк: З фк
2,5
5,5
53
0,93
Нами встановлено, що середній вміст загального гумусу в міських грунтах склало 4,16%. Хорошу забезпеченість гумусом (більше 4%) має 43% досліджуваних ґрунтових зразків, недостатню (2-3%) - 29%, бідну (1-2%) - 21% і вкрай бідну (менше 1%) - 7%. У природних дернових грунтах (контроль) вміст гумусу (1,73%) відповідає літературним даними, відзначає низький ступінь гуміфікації грунтів районів Крайньої Півночі і прирівняних до них територій.
Середній вміст лабільних ГК склало 0,30%, а ФК - 0,084%, що становить 7,21% і 2,02% від загального гумусу відповідно. Співвідношення ГК і ФК (СГК: СФК> 2) свідчить про гуматний типі гумусу в м Архангельську, що характерно для дернових грунтів. І тільки в урбоестественной і природної грунтах це співвідношення (СГК: СФК ≈ 1) свідчить про гуматно-фульватно типі гумусу.
Середній вміст лабільного гумусу - 0,40%, що становить 9,66% від загального гумусу. Виходячи з отриманих даних, розрахували середній вміст стабільного гумусу в грунті - 3,75%, що становить 90,14% від загального гумусу.
Проведені нами дослідження показали, що вміст органічної речовини залежить в першу чергу від типу грунту. В ряду міських грунтів культурозем → урбанозем → реплантозем зменшується вміст як загального, так і лабільного гумусу. Це обумовлено тим, що в культуроземе і урбаноземи присутній гумусовий горизонт, якого немає в реплантоземе, причому в культуроземе він більш виражений. Зміст загального гумусу в природному среднегумусірованной середньосуглинисті дернової грунті відповідає змісту такого в північних грунтах. Високі значення гумусових речовин в міських грунтах пов'язані з тим, що при формуванні насипних ґрунтів могли бути внесені домішки, в результаті чого відбувається перемішування міських грунтів з будівельним сміттям, піском, привезеної грунтом, торфом і дерном.
В середньому вміст загального та лабільного гумусу зменшується вниз за профілем, що пов'язано з найбільшим надходженням відмерлих частин рослин в верхній горизонт; найбільш активною життєдіяльністю тварин і мікроорганізмів, що мешкають переважно в верхніх горизонтах; найбільшим промисловим забрудненням поверхні ґрунтів. Це підтверджує літературні дані про те, що гумус накопичується у верхньому горизонті грунту. Тобто міграційна здатність гумусових речовин в грунтах р Архангельська низька. Поряд зі зменшенням вмісту загального органічного вуглецю вниз за профілем міських грунтів відбувається зниження вмісту гумусових кислот і збільшення вмісту фульвокислот. Тому зменшується співвідношення ГК: ФК в середньому за профілем від 3 до 0,6 (середнє співвідношення ГК: ФК = 1,73), це означає, що почвообразовательний процес йде переважно по фульватно-гуматний типу, що характерно для дернових грунтів. Приклад такої залежності показаний на рис. 1.
Мал. 1. Залежність співвідношення ГК: ФК від глибини залягання горизонту.
Зміст загального гумусу залежить від механічного складу грунту і зменшується в ряду: торф → легкий суглинок → середній суглинок → супесь. Значення вмісту гумусу в середньому суглинку дуже низькі, що не відповідають цьому механічним складом. Це можна пояснити тим, що на цих пробних площах зафіксовано низьку антропогенне навантаження, отже, в цих грунтах міститься мінімальна кількість вуглецю техногенного походження. Зміст лабільного гумусу зменшується в ряду: торф → середній суглинок → легкий суглинок → супесь. Це відповідає літературним даними залежності накопичення лабільного гумусу від механічного складу грунту.
Зміст загального гумусу збільшується зі збільшенням рівня антропогенного навантаження. Це може бути обумовлено внесенням в грунт органічного вуглецю техногенного походження, який потрапляє в неї з будівельного вуглець сміття, при спалюванні бензину, нафти і продуктів її крекінгу. Ці речовини сорбуються на поверхні ґрунтових частинок і впливають на вміст гумусу.
Виявлено залежність між накопиченням загального гумусу і окремих його фракцій в грунтах та рівнем рН. При збільшенні рН грунту від 4,5 до 5,9 вміст загального та лабільного гумусу збільшується, а при подальшому збільшенні рН - знижується. Отже, найбільше накопичення загального і лабільного гумусу відбувається в слабокислих грунтах, а при подальшому збільшенні рН (6-7), зміст їх зменшується. Таку динаміку можна пояснити підвищеним вмістом в грунтах міста Архангельська гумінових кислот по відношенню до фульвокислот, а гумінові кислоти активніші в слабокислих грунтах.
При оцінці міграційної здатності гумусових речовин в профілі міських грунтів також виявлена залежність рівня рН від їх змісту. Закономірно зі збільшенням вмісту фульвокислот відбувається деяке зниження рН (від 6,2 до 5,7), приклад такої залежності показаний на рис. 2. Однак за отриманими даними і коефіцієнтам кореляції (0,7 - 0,9) видно, що дана залежність не виконується лише для природної грунту. Це найімовірніше пов'язано з тим, що в верхній горизонт (дернину) надходить значна кількість кислих кореневих виділень луговий рослинності, рН якої визначається кислими кореневими виділеннями численних рослин.
Мал. 2. Залежність рівня рН від змісту фульвокислот
Подібне зміст фульвокислот в горизонтах Ad і A1 природної грунту можна пояснити тим, що на даних грунтах під луговий рослинністю відбувається деяке підняття вологи до поверхні грунту в результаті інтенсивної транспірації рослин, що перешкоджає вимиванню фульвокислот в нижні горизонти.
Зі збільшенням вмісту загального і лабільного гумусу збільшується накопичення елементів живлення (К2О) у грунті, і, отже - в рослинах. Це можна пояснити утворенням солей і комплексних сполук з гумусними кислотами. Таким чином, гумус може служити індикатором накопичення елементів живлення в грунті.
Вміст рухомих форм важких металів на прикладі рухомої міді Сu2 + залежить від змісту загальної і лабільного гумусу. Зміст міді збільшується при збільшенні вмісту гумусу, що свідчить про утворення комплексних з'єднань гумусових речовин з іонами міді. По відношенню до лабильному гумусу спостерігається зворотна залежність. Зменшення вмісту лабільного гумусу відповідає збільшення вмісту стабільного, який і грає важливу роль в комплексообразовании важких металів, в тому числі і міді, роблячи їх недоступними для рослин, таким чином, виконуючи важливу екологічну роль. Дані дослідження підтверджують теорію взаємодії гумусових речовин і важких металів.
Таким чином, проведені дослідження дозволяють дізнатися певні властивості грунту, оперуючи даними за змістом лабільного і загального гумусу. Підвищений вміст загального гумусу говорить про антропогенний його походження (домішки нафти, продукти її крекінгу, продукти неповного окислення бензину, а також сажі). Знижений вміст лабільного гумусу свідчить про високу буферної активності грунтів, і про підвищений якості грунту, так як стабільний гумус здатний акумулювати важкі метали, в грунті, не допускаючи їх потрапляння в рослини і воду.
Дослідження підтримані грантами № 05-04-97531, 08-04-98808 РФФД і адміністрації Архангельської області і проектом 1-7 адміністрації Архангельської області за 2008 р
Бібліографія
Александрова Л. Н. Процеси гумусообразования в грунті // гумусові речовини грунту (їх утворення, склад, властивості і значення в почвообразова-ванні і родючості) / Записки Ленингр. с.-г. ін-ту. Вип.9. Т. 142. Л .; Пушкін, 1970.
Єршов Ю.І. Органічна речовина біосфери і грунту. - Новосибірськ: Наука, 2004. - 104с.
ГОСТ 26213 - 91 Грунти. Методи визначення органічної речовини. - Натомість ГОСТ 26213 - 84; Введ. 01.01.87. до 01.01.94. - 13с.
бібліографічна посилання
Л.Ф. Попова, Т.А. Корельський, Н.П. Семенова, А.А. Шоева ОСОБЛИВОСТІ НАКОПИЧЕННЯ ОСВІТИ І лабільність гумусу в грунті сельбищно ЛАНДШАФТА міста Архангельська // Науковий електронний архів.
URL: http://econf.rae.ru/article/5492 (Дата звернення: 08.07.2019).
КОМЕНТАРІ До ПУБЛІКАЦІЇ - 0
Додати коментар