ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА НА ПРОЦЕССЫ ГУМУСООБРАЗОВАНИЯ

В Вологодской области проводится инвентаризация сельскохозяйственных угодий, которые в настоящее время вышли из севооборота. При выполнении инвентаризации определяют валовый химический состав почвы в разных горизонтах и по результатам исследования находят степень загрязнения почвы и влияние изменения химического состава на процессы гумусообразования.

Известно, то процессы гумусообразования зависят от активности микроорганизмов, рельефа местности, фракционного состава, значения кислотно-основных показателей, которые в свою очередь связаны с химическим составом [1].

На активность микрофлоры влияют примеси тяжёлых металлов, которые поступают в почву или из материнской породы, или за счёт антропогенного воздействия. К таким металлам относятся марганец, железо, ртуть, которые выступают в роли катализаторов или ингибиторов в процессах гумусообразования.

В связи с этим поставлена цель: определить влияние микроэлементов на процессы гумусообразования.

Для достижения поставленной цели решались задачи:

1. Провести исследование почв, взятых из разных районов Вологодской области (Бабаевского, Устюженского, Череповецкого, Вологодского) в местах антропогенного воздействия, на степень их загрязнения;
2. По результатам исследования установить степень загрязнения почв;
3. Экспериментальным путём определить состав органической фракции и содержание тяжёлых металлов (железа, марганца и ртути).

На рисунке 1 приведена карта-схема мест отбора проб почвы.

Цифрами на карте обозначены районы с указанием преобладающих типов лесов: 1 - Устюженский р-н, сосняк черничный; 2 - Бабаевский р-н, сосняк черничный; 3 - Бабаевский р-н, Борисовосудское, черничник; 4 - Борисовосудское, смешанный лес; 5 - Вологодский район, смешанный лес; 6 - Череповецкий р-н, смешано-лиственный.

Рисунок 1. Карта-схема отбора проб почв Вологодской области

На первом этапе определяли долю органической фракции и индекс гумусообразования гравиметрическим методом. Результаты представлены  в таблице 1.

Таблица 1.

Индекс гумусообразования

На втором этапе готовили водные вытяжки из почвы и определяли содержание подвижных форм различных ионов и такие показатели как рН и жёсткость. В ходе анализа использовали фотометрический, флуориметрический и потенциометрический методы. Результаты приведены в таблицах 2,3 и 4.

Таблица 2.

Физико-химические показатели и содержание анионов

Таблица 3.

Содержание азотсодержащих ионов

Таблица 4.

Содержание катионов металлов и бора

В ходе эксперимента было установлено, что все исследуемые образцы почв имеют слабокислый характер среды. Наименьшие значения рН имеют образцы почв 3 и 4, отобранных на территории Бабаевского района. Для этих образцов также характерно повышенное содержание хлорид-ионов и нитрат-ионов, что говорит о возможном антропогенном загрязнении.

Значение общей жёсткости для всех вытяжек небольшое,  что говорит о низком содержании водорастворимых соединений кальция и магния, однако прослеживается зависимость: с увеличением жёсткости растёт индекс гумусообразования. Также установлено, что содержание гидрокарбонатов уменьшается с увеличением индекса гумусообразования.

По результатам можно вывести следующие зависимости: с увеличением содержания железа, фосфатов (включая свободный фосфор) и азотсодержащих соединений увеличивается содержание гумуса. При этом наблюдается уменьшение концентраций растворимых форм марганца и алюминия. Также наблюдается чёткая зависимость индекса гумусообразования от содержания общего бора: чем больше бора, тем выше индекс гумусообразования.

Одновременно с анализом водной вытяжки исследовали сернокислые вытяжки из зольного остатка и самой почвы. Результаты исследования представлены на рисунке 4.

Рисунок 3 Зависимость индекса гумусообразования от содержания связанных форм тяжёлых металлов

Исходя из результатов можно вывести зависимости: с увеличением содержания железа растёт индекс гумусообразования, в случае с марганцем наблюдается обратная зависимость. В случае связанных форм элементов не прослеживается чёткой зависимости, так как наличие связанных форм железа и марганца может быть обусловлено антропогенным влиянием, как для образцов № 2 и 3.

Для определения содержания ртути использовали атомноадсорбционный метод анализа, применяли Анализатор ртути «РА-915M» с пиролитической приставкой «ПИРО-915+», рисунок 5.

Результаты приведены в таблице 5.

Таблица 5.

Содержание ртути

Зависимости между концентрацией ртути и содержанием органической фракции не прослеживается, так как большая часть ртути, находящейся в почве, попадает в окружающую среду в результате загрязнений. Наибольшее содержание ртути обнаружено в образце №3.