<<
>>

МИКРОЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ ТОРФОВ БАКЧАРСКОГО БОЛОТА В.              А. Степанова, Н. Г. Коронатова

  Институт почвоведения и агрохимии СО РАН, Новосибирск, coronat@mail.ru

В статье представлены данные по содержанию микроэлементов в торфах трех болотных экосистем Бакчарского массива: транзитной мезоолиготрофной топи, ряма и переходной между рямом и данной топью экосистемой.

Показано, что содержание микроэлементов в ряме и переходной экосистеме значительно ниже, чем в топи. В ходе разложения торфа содержание большинства микроэлементов увеличивается в ряме и уменьшается в топи и переходной экосистеме. Для железа, магния, стронция и марганца наблюдалась обратная картина.

Введение. Известно, что в живых организмах содержатся практически все химические элементы, присутствующие в земной коре, но кларки большинства из них малы. Наиболее изученными являются макроэлементы с содержанием n-10-3 - n-10 %. Микроэлементы, содержание которых составляет менее n-10-3 %, изучены в меньшей степени. При этом до сих пор нет данных о среднем содержании в живых организмах полутора десятков микроэлементов, и еще около 10 из них с достоверностью не обнаружены в живом веществе [1]. Торфяные залежи болот имеют биогенное происхождение, а основными торфообразователями на верховых болотах являются сфагновые мхи. Поэтому торфяные залежи наследуют элементный химический состав растений-тофообразователей, депонируя в себе значительную часть элементов.

Цель данной работы - установить микроэлементный состав разных торфов верховых болот Бакчарского комплекса, а также его изменение в ходе экспериментального разложения торфа.

Объекты и методы. Работа проводилась в болотных экосистемах Бакчарского болотного массива (56 с.ш. 82 в.д.), расположенных в пределах 500 м: транзитной мезоолиготрофной осоково-сфагновой топи (далее «топь»), краевой переходной к ряму пушицево-сфагновой части этой топи (далее «переходная экосистема») и на сосново- кустарничково-сфагновом ряме.

Топь представляла собой выровненную обводненную поверхность, где уровень болотных вод находится в среднем на уровне 10 см. Нанорельеф переходной экосистемы включал крупные обводненные мочажины и кочки. Нанорельеф ряма включал кочки и межкочья, уровень болотных вод был на уровне 20 см в межкочьях.

В каждой из данных экосистем был извлечен большой монолит торфа с глубины 40-60 см. Торф перебирался вручную для удаления крупных объектов: корневищ, кусочков древесины и т.п. Затем каждый вид торфа высушивался в сушильном шкафу при температуре 80°С. Для проведения эксперимента по разложению торфа высушенные образцы торфа помещались в капроновые или нейлоновые мешочки с размером ячеи 0,2-0,3 мм по 2 г и закладывались в торфяную залежь на глубину 5-10 см. Каждый вид торфа был помещен в ту болотную экосистему, где был изъят. В переходной экосистеме закладка производилась в мочажинах, в ряме - на кочках. Ботанический состав торфов данных экосистем был следующим:

а)              рям -99 % остатки Sphagnum fuscum, степень разложения 5-10 %;

б)              переходная экосистема - 95 % остатки Sphagnum fallax, степень разложения 10-15 %;

в)              топь - 72 % остатки Sphagnum fallax, 16 % остатки Carex rostrata, степень разложения 15-20 %.

Содержание живых подземных органов сосудистых растений в торфах составило 1-12 %.

Отбор образцов был произведен через год и три месяца после закладки на ряме и переходной экосистеме и через год - в топи. После отбора образцов определялась их степень разложения макроскопическим методом [2]. Изменение массы образцов торфа определялось после высушивания и взвешивания. Определение элементного состава торфов проводилось масс-спектрометрическим методом с индуктивно связанной плазмой на базе лаборатории механизма и транспорта в геологии, Обсерватория Миди-Пириней, Тулуза, Франция. Актуальная кислотность болотных вод, определенная с использованием стеклянного хлор-серебряного электрода, составила 3,8; 4,0 и 4,8 в ряме, переходной экосистеме и топи соответственно.

Результаты и обсуждение. В результате проведения эксперимента по разложению торфа было установлено, что масса торфа на ряме уменьшается на 46 % за год и три месяца. Такое значительное уменьшение массы сопровождалось морфологическими изменениями и увеличением степени разложения отдельных участков торфа до 40-50 % [3]. В переходной экосистеме потери составили 29 % за этот же год и в топи - 10 % за год. При этом в данных экосистемах не наблюдалось морфологических изменений торфа и увеличения его степени разложения. В ходе разложения торфа на ряме были отмечено также увеличение содержания азота и калия, а также увеличение зольности в 1,4 раза. В топи наряду с небольшим увеличением зольности, наблюдалось некоторое увеличение концентрации кальция, магния и железа, но изменение содержания азота, фосфора и калия не произошло.

В табл. 1 представлены результаты анализа на содержание 44 элементов, 13 последних, указанных в таблице, - это биофильные элементы, которые в той или иной степени поглощаются растениями, а биофильность остальных мала, либо не доказана [1].

Состав торфов различался по своему элементному составу, при этом торфа ряма и переходной экосистемы были близки по содержанию микроэлементов, а в торфе топи содержание микроэлементов было в несколько раз выше, чем в торфе соседних экосистем (см. табл. 1). Увеличение содержания микроэлементов в топи, видимо, связано с транзитным характером экосистемы, в нее идет сток воды из окружающих болотных ландшафтов и происходит осаждение многих элементов из болотных вод на сорбционном барьере. После разложения образцов торфа в верхнем 10-см слое торфяного очеса их элементный состав изменился (см. табл. 1).

Уменьшение содержания таких элементов, как марганец и железо в ходе разложении на ряме, возможно, связано с их миграцией в переходную экосистему и транзитную топь, поскольку они подвижны в восстановительной обстановке. В переходной экосистеме эти элементы частично аккумулируются. Повышение содержания их в торфе связано также с разложением органики. В транзитной топи увеличение содержания марганца и железа при разложении несколько ниже, чем в переходной части. Это, возможно, связано с меньшей миграцией их с переходной части, чем в нее с ряма и с малой потерей органической части.

Содержание хрома, циркония и кобальта возрастает в разложенном торфе на ряме и в переходной экосистеме только за счет потери органического вещества при разложении, т.к. они не подвижны в восстановительной среде. Их потери в транзитной топи связаны с выносом с болотными водами за пределы болотного ландшафта.

В целом, на ряме концентрация большинства микроэлементов увеличивается, снижение наблюдалось только для бора, цинка, стронция и марганца, относящихся к элементам с высокой биофильностью. Концентрация мышьяка существенно не изменилась. В переходной экосистеме и топи наблюдалась противоположная картина, и концентрации микроэлементов уменьшились, особенно заметно в топи; в переходной экосистеме концентрации небольшого числа элементов изменились незначительно. В то же время концентрации некоторых элементов увеличились в этих двух экосистемах. Так, содержание стронция и марганца увеличилось в топи и переходной экосистеме, и в трех случаях из четырех - значительно. В переходной экосистеме, так же, как и в ряме, произошло увеличение содержания титана, хрома, рубидия, циркония и цезия, отмечено также увеличение содержания кобальта и цинка, что не наблюдалось в ряме.

Микроэлементный состава торфов и его изменение в ходе эксперимента по разложению торфа,

мкг на г абсолютно сухого торфа

Элементы

Рям

Переходная экосистема

Топи

Исходный торф

Торф после инкубации в течение 1г. 3м.

Исходный торф

Торф после инкубации в течение 1г. 3м.

Исходный торф

Торф после инкубации в течение 1г.

Ti

43,258

94,897

41,005

54,460

168,061

127,903

V

1,826

2,030

1,787

1,072

5,622

3,877

Cr

1,137

1,580

1,547

1,876

4,668

4,150

Rb

0,607

2,585

1,028

1,064

3,965

2,483

Zr

1,100

2,190

1,248

1,446

4,501

3,492

Cs

0,040

0,148

0,063

0,073

0,282

0,263

La

0,496

0,800

0,369

0,346

1,567

1,301

Ce

1,031

1,606

0,696

0,669

3,204

2,806

Sc

0,118

0,152

0,116

0,043

0,499

0,389

Ni

1,277

1,360

1,213

0,983

3,261

2,606

Ga

0,270

0,393

0,249

0,221

0,882

0,686

Y

0,360

0,526

0,241

0,223

1,062

0,840

Nb

0,198

0,299

0,247

0,148

0,753

0,419

Sb

0,288

0,374

0,360

0,147

0,895

0,661

Pr

0,129

0,189

0,080

0,076

0,370

0,333

Nd

0,452

0,720

0,334

0,278

1,407

1,266

Sm

0,104

0,146

0,055

0,048

0,283

0,253

Eu

0,019

0,034

0,014

0,007

0,072

0,053

Gd

0,086

0,131

0,055

0,055

0,280

0,242

Tb

0,012

0,017

0,009

0,006

0,035

0,030

Dy

0,070

0,096

0,045

/>0,037

0,217

0,184

Ho

0,015

0,020

0,010

0,007

0,035

0,031

Er

0,033

0,056

0,022

0,023

0,113

0,089

Tm

0,005

0,008

0,004

0,003

0,016

0,012

Yb

0,037

0,049

0,023

0,020

0,104

0,076

Lu

0,006

0,005

0,003

0,003

0,016

0,009

Hf

0067

0,081

0,092

0,062

0,231

0,105

W

0,050

0,074

0,081

0,048

0,214

0,166

Tl

0,016

0,026

0,045

0,038

0,060

0,033

Cd

0,238

0,139

0,263

0,217

0,401

0,157

Bi

0,038

0,059

0,050

0,040

0,109

0,097

Th

0,096

0,129

0,101

0,067

0,387

0,036

U

0,040

0,062

0,036

0,035

0,137

0,124

Al

959,16

1408,30

800,49

749,29

2927,88

2396,28

Mg

483,56

348,71

301,20

571,44

527,67

631,42

Fe

918,76

802,53

647,85

860,92

2611,54

3369,03

Pb

5,177

6,859

8,110

6,771

11,914

11,113

Mo

1,217

1,506

1,977

0,544

1,617

1,482

Co

0,578

0,408

0,357

0,729

1,954

1,903

B

4,634

3,342

5,171

2,341

10,389

3,855

Ba

13,784

19,970

7,580

7,561

35,922

26,330

Cu

0,246

2,368

1,127

0,071

4,104

2,191

Zn

23,435

9,385

17,501

19,667

27,753

24,567

Sr

15,577

12,634

7,382

19,851

36,809

37,804

Mn

84,880

46,571

35,778

130,428

149,810

/>231,812

As

0,872

0,853

1,290

1,305

3,344

2,786

Литература Перельман А. И., Касимов Н. С. Геохимия ландшафта: Учеб. пособие для геогр. и экол. спец вузов. 3-е изд. - М.: Астрея-2000, 1999. - 763 с. Тюремнов С. Н. Торфяные месторождения. 3-е изд. - М.: Недра, 1976. - 488 с. Коронатова Н. Г., Шибарева С. В. Изменение массы торфа в процессе его разложения на болотах Польши и Западной Сибири // Восьмое сибирское совещание по климатоэкологическому мониторингу: Сб. мат-лов / Под ред. М.В. Кабанова. - Томск: Аграф-Пресс, 2009. - С. 247-249.

COMPOSITION OF TRACE ELEMENTS

IN DIFFERENT PEATS OF BAKCHAR MIRE COMPLEX

V. A. Stepanova, N. G. Koronatova

Data on trace elements composition of peats of three mire ecosystems of Bakchar complex (a transit poor fen, a raised bog and a margin ecosystem between the poor fen and theraised bog)are presented in the paper. Concentration of trace elements in the raised bog and the margin ecosystem is lower than in the poor fen. During the peat decomposition the content of the major number of these elements has increased in the raised bog and decreased in the poor fen and the margin ecosystem. The pattern of concentration change for Fe, Mg, Sr and Mn was the vise verse.

<< | >>
Источник: Л. И. Инишева. Болота и биосфера : материалы VII Всероссийской с международным участием научной школы. 2010

Еще по теме МИКРОЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ ТОРФОВ БАКЧАРСКОГО БОЛОТА В.              А. Степанова, Н. Г. Коронатова:

  1. МИКРОСКОПИЧЕСКОЕ НАСЕЛЕНИЕ СФАГНОВЫХ БОЛОТ:СОСТАВ И СТРУКТУРА СООБЩЕСТВ Ю. А. Мазей
  2. КИНЕТИКА РАЗЛОЖЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ТОРФОВ ВИСКУССТВЕННО АЭРОБНЫХ УСЛОВИЯХ
  3. НЕКОТОРЫЕ СВЕДЕНИЯ О СВОЙСТВАХ ТОРФОВ ТУЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ К.              C. Мельников, Е. М. Волкова, К. Б. Чилачава
  4. ХАРАКТЕРИСТИКА ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ТОРФОВ ГОРНОГО АЛТАЯ А. В. Савельева, Г. В. Ларина
  5. АГРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТОРФОВ ГОРНОГО АЛТАЯИ ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИХ В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ Л. Л. Шагаева, М. В. Шурова
  6. Фракционный состав азотистых веществ
  7. Состав пищи
  8. Состав ветеринарной аптечки
  9.    Состав ветеринарной аптечки
  10. ФЛОРИСТИЧЕСКИМ СОСТАВ ЛИСТОСТЕБЕЛЬНЫХ МХОВ БОЛОТМЕЗЕНСКО-ВЫЧЕГОДСКОЙ РАВНИНЫ
  11. Размерный состав бентоса