Геохимические особенности почв волнистой озерно-ледниковой песчаной равнины среднетаежной подзоны Карелии

Современные направления изучения содержания и поведения химических элементов в различных объектах природы являются следствием возрастающего антропогенного воздействия на все сферы планеты (Водяницкий и др., 2012; Добровольский, 1997; Касимов, Власов, 2015) . Наибольшее внимание уделяется тяжелым металлам в связи с их важной ролью в технологических процессах (Добровольский, 1997; Рассеянные..., 2004; Barsova et al., 2019) . Специфика химического состояния почв всегда вызывала особый интерес, что проявляется в многочисленных работах по геохимии почв (Глазовская, 1999; Ильин и др., 2003; Кашулина, 2018; Лянгузова, 2016; Сысо, 2007; Lado et al., 2008; Evseev, Kra- sovskay, 2018) . Повышенное внимание к почвам связано с тем, что она является наиболее чувствительным индикатором изменений ландшафтно-геохимических условий, происходящих как вследствие природных изменений среды, так и из-за техногенной нагрузки (Добровольский, 1997; Davydova, 2014; Rodríguez- Eugenio et al., 2018) .

В настоящее время актуальной темой во многих отечественных и зарубежных исследованиях становится определение фоновых количественных показателей содержания химических элементов для выявления уровня загрязнения почв (Безносиков и др.,

2007, 2010; Ильин и др., 2003; Сысо, 2007; Ander et al, 2013; Matschullat et al., 2000) . Обосновано использование для определения уровня загрязнения региональных фоновых значений, которые должны характеризовать геохимические особенности строения изучаемых территорий (Касимов, Власов, 2015; Reimann, Caritat., 2005; Reimann, Garrett, 2005) .

При геохимической характеристике территории также важно учитывать потоки перемещения веществ, которые связывают все компоненты экосистем (Геннадиев, Касимов, 2004) . Миграция элементов в почвах происходит как в вертикальном (внутри профиля), так и в горизонтальном направлениях (боковой, поверхностный сток) (Касимов и др., 1994; Кузьмин, 2000; Яшин и др., 2003) . Степень передвижения или миграции химических элементов в значительной степени обусловливается наличием геохимических барьеров, способствующих их осаждению, отложению и накоплению (Алексеенко, 2003; Кузьмин, 2000; Перельман, Каси мов, 1999) .

Ландшафтно-геохимические исследования с подробным исследованием геохимической структуры таежных экосистем, изучение процессов миграции химических элементов в их компонентах активно проводились и проводятся на территории таежных лесов в Сибири (Власова, 2013; Ильин и др., 2003; Сысо, 2007) . Исследователями показана значимость комплексного изучения территории с полиэлементным геохимическим анализом компонентов ландшафта и оценкой миграции в нем вещества как главного пути оценки его динамики (Сысо, 2007; Семенов, 1991; Мо ниторинг…, 2010) .

Территория республики Карелия обладает рядом специфических черт, связанных с выходом на поверхность Балтийского щита, сложенного древними докембрийскими породами: сильной изрезанностью рельефа; резкой сменой почвообразующих пород и распространением на большей площади пород легкого гранулометрического состава.

Карелия считается “чистым” регионом, на ее территории мало крупных промышленных предприятий, способных оказывать негативное влияние на компоненты экосистем. Тем не менее в последние годы наблюдается интенсификация вырубки леса, и все меньше остается территорий с естественным почвенным покровом, что приводит к изменению круговорота химических элементов (Kiikkilä et al., 2014; Richardson et al., 2017). Таким образом, в настоящее время появилась необходимость в проведении почвенных геохимических исследований на особо охраняемых территориях, ценность которых определяется ненарушенностью и представлением естественных, не трансформированных деятельностью человека природных условий.

Цель статьи – выявление особенностей геохимического состава сопряженного ряда почв ландшафта волнистой песчаной озерно-ледниковой равнины среднетаежной подзоны Карелии и определение основных закономерностей процессов миграции и аккумуляции макро- и микроэлементов в почвах сопряженных элементарных геохимических ландшафтов.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

Исследования проводились в юго-восточной части Государственного заповедника “Кивач” (рис. 1), в районе распространения такого типа местности как волнистая песчаная озерно-ледниковая равнина. Кристаллическое основание и покрывающая его морена перекрыты гравийно-галечными песчаными озерными наносами, рельеф формируют высокие песчано-галечные гряды – озы, высота которых составляет 20 м (Демидов и др., 2006) . Понижения на озерно-ледниковой равнине заняты верховыми и переходными болотами и ламбами. Данный тип местности широко распространен на территории Карелии, он отличается низким классом бонитета сосновых лесов (лишайниковых и зеленомошных), а также бедностью напочвенного растительного покрова.

Почвы формируются на разнозернистых слоистых песках, которые хорошо сортированы и представлены фракциями крупного и среднего песка, содержание илистой фракции очень мало, не превышает 2%.

Пробные площади заложены в ряду сопряженных элементарных геохимических ландшафтов (Полынов, 1956; Авессаломова, 1987): от автоморфных (элювиальных) на водоразделах, через транзитные (трансэлювиальные и трансэлювиально-аккумулятив-ные) на различных участках склонов к подчиненным (супер-аквальным или аккумулятивным) элементам рельефа (рис. 2).

О _______ 184,2

километры

Рис. 1. Расположение пробных площадей (красными точками указаны места заложения геохимических профилей).

Fig. 1 . Location of sample plots (red points show location of geochemical profiles).

Классификационная принадлежность почв определялась согласно Классификации и диагностике почв России

(Классификация…, 2004) . Отбор проб проводился по генетическим горизонтам из почвенных разрезов, заложенных в трехкратной повторности в пределах каждого элементарного геохимического ландшафта.

Определялись следующие показатели:

• -    валовой анализ минеральной части почвы и ее физикохимические свойства (pH в водной и солевой вытяжках, сумма обменных оснований и степень насыщенности основаниями, содержание подвижных форм фосфора и калия, органического углерода и валового азота) в соответствии с общепринятыми методами (Аринушкина, 1970) . Определение содержания полуторных окислов в органогенных горизонтах проводилось после их озоления;

• -    окислительно-восстановительный потенциал почвы потенциометрическим методом;

• -    содержание микроэлементов методом атомно-адсорбиционной спектрофотометрии при растворении в смеси азотной, плавиковой и серной кислот.

Рис. 2. Сопряженный ряд почв волнистой озерно-ледниковой песчаной равнины.

Fig. 2. Catena of undulating glaciolacustrine sandy plain.

Рассчитывались следующие геохимические коэффициенты (Авессаломова, 1987; Глазовская, 2002; Перельман, Касимов, 1999) , которые позволяют определять направленность процессов накопления-выноса химических элементов:

• -    Кс – коэффициент концентрации – соотношение содержания химического элемента в исследуемой почве (Сi) к его фоновому значению (Сфi). В качестве фоновых показателей использовались данные по среднему содержанию химических элементов в почвах Карелии – в лесной подстилке и подподстилочных горизонтах (Федорец и др., 2008) .

• -    Кr – коэффициент элювиально-аккумулятивный или радиальной дифференциации – Кr = Ci / Ciпп, где Ci – содержание химического элемента в том или ином генетическом горизонте почвы, а Ciпп – содержание в почвообразующей породе.

• -    Геохимический индекс или формула почв составлен на основе рассчитанных Кс. Формула почв элементарного ландшафта, представляет собой вид неправильной дроби: на месте целого числа указывается класс ландшафта, в числителе – мигрирующие элементы, в знаменателе – элементы, осаждающиеся на геохимических барьерах, после дроби указываются элементы, мигрирующие и осаждающиеся в равной степени.

• -    Кл – коэффициент латеральной миграции – отношение содержания химического элемента в изучаемом подчиненном ландшафте (Сп.л.) к его содержанию в автономном ландшафте (Са.л.): Кл = Сп.л. / Са.л.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

На автоморфных позициях в элювиальных и трансэлювиальных элементарных геохимических ландшафтах на мощных сортированных песчаных флювиогляциальных отложениях под сосняками брусничными формируются подзолы иллювиально-железистые песчаные. Данные почвы широко распространены на территории Карелии и могут считаться фоновыми (Разнообразие…, 2006), они имеют типичное для подзолов строение генетического профиля. На поверхности образуется мощная лесная подстилка (горизонт О), на границе перехода лесной подстилки в минеральную часть часто встречаются остатки углей небольшого размера. Подзолистый горизонт морфологически выражен четко, но имеет небольшую мощность – 2–3 см.

Подзолы имеют легкий гранулометрический состав, преобладают песчаные фракции, содержание илистой фракции очень низкое. Они хорошо дренированы и имеют высокую степень аэрации, в них преобладают окислительные процессы.

Показатели кислотно-щелочных и окислительновосстановительных условий во многом определяют тенденции миграции химических элементов (Перельман, Касимов, 1999; Husson О., 2012) . Значения окислительно-восстановительного потенциала (Еh) в хорошо аэрированных верхних органогенных горизонтах составляют 500–600 мВ, в минеральных горизонтах эта цифра снижается до 450–470 мВ, таким образом, полученные результаты свидетельствуют о преобладании окислительных условий (Сердобольский, 1965) .

Почва имеет кислую реакцию, самая низкая величина рН_водн. = 4 характерна для органогенного горизонта, в нижней части профиля этот показатель выше – рН водн. = 5.6–5.7 и соответствует слабокислой реакции среды. Обменная кислотность сильно варьирует: от рН_КСl = 3.0 в подстилке до 4.7–4.9 в нижней части профиля, – что свидетельствует об интенсивно протекающих процессах трансформации минералов.

Минеральные горизонты подзола иллювиально-железистого отличаются очень низким содержанием органического вещества, азота и остальных элементов питания растений (табл. 1).

В нижней части склона оза неширокой полосой в периферийной части болота под черничными влажными микрогруппировками соснового древостоя подзолы иллювиальножелезистые сменяются полугидроморфными почвами – подзолами иллювиально-железистыми глеевыми.

Таблица 1. Физико-химические свойства почв ландшафта озерно-ледниковой равнины

Table 1. Physico-chemical properties of soils of undulating glaciolacustrine sandy plain

Горизонт	Мощность, см	рН КСl	рН Н 2 О	P 2 O 5	K 2 O	V *	Гумус	N	Зольность ** /ппп ***	Сумма фракций < 0.01 мм
				мг/100 г		%
Автономный ландша					т. Подзол иллювиально-железистый.
О	0–8	3.1	4.0	42.8	82.2	3.5	62.5	0.54	31.8	-
E	8–17 (25)	3.3	4.5	2.4	1.2	0	0.2	0.14	0.5	8.1
BF	17 (25) –30	4.4	5.0	27.7	0.9	0	1.9	0.08	4.4	6.4
BF2	30–46	4.9	5.5	9.8	0.6	0	0.4	0.06	1.2	4.8
BC	46–70	4.8	5.7	12.3	0.8	26.3	0.1	0.04	0.7	3.6
C1	ниже 70	4.7	5.6	5.7	0.4	17.2	0.3	0.02	0.6	3.0
Транзитный ландшафт. Подзол иллювиально-железистый глеевый
ОТ	0–9	3.0	3.8	40.2	100.0	33.7	83.7	1.29	52.1	-
Т1	9–15	3.5	4.3	-	-	-	78.5	1.00	44.2	-
ТAh	15–20	3.6	4.5	-	-	-	53.01	0.95	41.6	-
Е	20	4.5	5.3	1.0	1.7	14.7	0.60	0.08	1.2	5.5
BFg	ниже 50	4.7	5.8	34.0	1.5	13.5	0.8	0.09	2.1	6.0
Аккумулятивный ландшафт. Торфяно-глеевая почва
OT	0–15	3.2	3.8	21.2	92.3	0	85.51	1.00	2.9	-
Т1	15–25	3.2	3.8	23.8	110.0	0	80.13	1.07	5.6	-
Т2	25–40	3.4	4.0	18.9	84.6	9.6	82.73	1.75	7.8	-
Т3	40–50	3.8	4.6	10.4	30.8	3.0	84.52	1.75	8.1	-
G1	50–60	4.1	4.8	-	-	-	9.54	-	11.6	-
G2	ниже 60	4.5	4.9	-	-	-	9.02	-	11.8	-

Примечание. *– степень насыщенности основаниями; **– зольность дана для органогенных горизонтов О, ОТ, ТAh и Т; ***– потеря при прокаливаниями, дана для минеральных горизонтов.

В напочвенном покрове появляются сфагновые мхи, что обуславливает развитие мощной оторфованной подстилки (более 20 см), состоящей из слоев торфа разной степени разложения. Между торфяным слоем и мощным подзолистым горизонтом (15– 20 см) формируется органоминеральный слой (горизонт ТАh) темного, почти черного цвета, он имеет небольшую мощность (1– 3 см), и на границе перехода к минеральной части почвы отмечается наличие остатков углей. Нижняя часть профиля заливается грунтовыми водами (с 40–60 см). Величина Еh в оторфованной подстилке варьирует в пределах 400–500 мВ. В нижней части профиля этот показатель снижается до 350 мВ, что свидетельствует о переходных условиях – от окислительных к восстановительным.

Почвы кислые, самые низкие показатели рН характерны для оторфованной подстилки (рН КСl = 3.0–3.5), вниз по профилю значения рН повышаются до 4.6–4.8. Также как и для почвы, рассмотренной ранее, отмечается невысокий уровень содержания органического вещества и изучаемых химических элементов в минеральных горизонтах.

В подчиненных позициях рельефа в условиях заболоченного сосняка багульнико-сфагнового формируются торфяные болотные и торфяно-глеевые почвы переходного типа. Профиль почв представляет собой слои торфа разной степени разложения. Грунтовые воды находятся близко к поверхности, и во влажные годы профиль почвы полностью заливается.

Торфяные почвы имеют кислую реакцию среды (рН водн. – от 4.0 до 4.6), наименее кислыми являются глеевые горизонты – рН_водн. – 4.8–4.9. Величина обменной кислотности в торфяных горизонтах варьирует от 3.2 до 3.8, уменьшаясь в зависимости от степени разложения торфа, в глеевых горизонтах – рН КСl = 4–4.5.

Почвы бедны органическим веществом. Зольность торфа низкая (2.7–3.3%) в верхних слоях торфа, состоящего из почти не-разложившегося сфагнового мха. Нижние слои торфа более высокозольные, в них встречаются остатки осоки средней степени разложения, содержание золы увеличивается до 8–9%.

Торфяные почвы являются неоднородной геохимической системой, условия миграции в них с глубиной резко меняются, и протекают реакции окисления и восстановления различной природы (Инишева, 2010, 2016). Очес и верхние рыхлые слаборазло-жившиеся оторфованные горизонты характеризуются окислительными условиями (Еh = 400–500 мВ). В нижележащих слоях торфа, на глубине примерно 30–40 см, Eh уменьшается до 250–350 мВ, а на уровне ниже 50–70 см его величина снижается еще сильнее (менее 200 мВ), то есть преобладают восстановительные условия.

Типоморфным, то есть определяющим направление миграции элементов, для почв автоморфного и транзитного ландшафтов является катион водорода H+, таким образом, такие почвы имеют кислый класс водной миграции, который характеризуется высокой миграционной способностью большинства элементов-металлов. В глеевых горизонтах почв аккумулятивного ландшафта условия миграции меняются на восстановительные глеевые, железо изменяет валентность и становится типоморфным.

Валовой состав изучаемых подзолов имеет характерную для всех подзолов четкую дифференциацию горизонтов по содержанию кремнекислоты SiO₂, оксидов железа и алюминия R₂O₃ (табл. 2). Изучаемые почвы отличаются очень высоким содержанием кремнекислоты – более 80%. На втором месте по содержанию находится оксид алюминия (9–14%). В сумме эти два оксида составляют более 90%, на остальные элементы приходится менее 10%. Распределение железа по профилям подзолов, по сравнению с алюминием, носит более контрастный характер, что также отмечается и в исследовании Урусевской И.С. (2017). При сопоставлении с подзолами Кольского полуострова, развитыми на песчаных отложениях (Переверзев, 2009) , можно отметить, что изучаемые почвы отличаются более “бедным” химическим составом.

В лесной подстилке автоморфных почв происходит накопление большинства элементов, особенно интенсивно аккумулируется кальций и фосфор. В подзолистом горизонте наблюдается вынос большинства полуторных окислов со средней степенью интенсивности, в альфегумусовом горизонте эти процессы переходят в накопление слабой степени.

Таблица 2. Валовой состав почв ландшафта озерно-ледниковой равнины, %

Table 2. Bulk composition of soils of undulating glaciolacustrine sandy plain, %

S H & s о © to м	о	о to	о 3	о л и	о £	о м S	О	о to	О		о о Ж to	О о ж й	о о <5 to
Автономный ландшафт. Подзол иллювиально-железистый.
O	73.2	2.9	13.2	4.1	1.9	0.7	1.8	1.3	0.5	9	67	8	7
E	81.9	3.0	10.0	1.9	0.3	0.2	2.4	0.1	0.3	14	74	12	5
BF	80.4	2.1	11.0	1.6	1.5	0.3	3.1	0.1	0.3	12	101	11	8
ВF2	80.0	2.3	10.3	1.6	1.5	0.7	3.2	0.1	0.2	13	93	12	7
ВС	81.0	1.7	10.2	1.5	1.6	0.4	3.1	0.0	0.2	14	124	12	9
С	81.6	1.6	9.8	1.6	1.5	0.5	2.8	0.1	0.2	14	133	13	9
Транзитный ландшафт. Подзол иллювиально-железистый глеевый.
ОТ	70.8	2.3	11.2	5.3	2.3	1.5	1.7	2.0	0.3	11	82	10	8
ТAh	77.6	1.7	9.7	3.2	1.4	1.0	1.8	1.5	0.3	14	122	12	9
Е	86.8	0.4	8.4	0.6	1.3	0.1	1.8	0.0	0.1	18	564	17	32
Вh1	78.6	1.4	14.1	1.2	1.6	0.6	2.2	0.2	0.3	10	155	9	16
Вh2	80.4	1.2	12.6	1.0	1.6	0.5	2.3	0.1	0.2	18	173	10	16
Вg	81.6	1.1	10.9	1.0	1.6	0.6	2.4	0.0	0.2	13	198	12	16
ВСg	82.5	1.0	10.4	1.1	1.6	0.4	2.4	0.0	0.1	14	224	13	17
Аккумулятивный ландшаф							т. Торфяно-глеевая почва.
OT	59.2	4.8	12.3	9.5	3.6	3.0	0.7	н. д.	н. д.	8	33	7	4
Т1	68.1	5.6	10.7	4.1	1.8	0.7	0.9	н. д.	н. д.	11	33	8	3
Т2	56.4	3.7	19.9	5.8	1.3	0.9	0.8	н. д.	н. д.	5	40	4	8
G2	72.6	1.5	11.2	1.3	1.5	0.7	1.4	н. д.	н. д.	11	127	10	11

Примечание. н. д. – нет данных.

В нижних горизонтах не наблюдается дифференциации содержания элементов относительно почвообразующей породы, то есть нижняя часть профиля слабо преобразована почвообразовательными процессами, что также подтверждает равномерное распределение титана (Самофалова, 2016) .

В мощной оторфованной подстилке (особенно в нижней гумусированой части) подзола иллювиально-железистого глеевого происходит интенсивное накопление большинства полуторных окислов. Также наблюдается усиление процессов аккумуляции фосфора и кальция наряду с увеличением степени заторфованности подстилки.

В подзолистом горизонте почв выявлен более интенсивный вынос элементов, по сравнению с почвами автоморфных позиций, а для иллювиального горизонта подзола глеевого отмечаются высокие коэффициенты накопления элементов, особенно алюминия, железа, титана и фосфора.

Составлены ряды элементов по возрастающему значению рассчитанных элювиально-аккумулятивных коэффициентов (Кr) (табл. 3). По ним можно судить о порядке относительного выноса или накопления элементов в различных горизонтах почв.

Можно отметить, что формирующийся в почвах транзитных ландшафтов иллювиальный горизонт представляет собой сорбционный барьер большей мощности, чем таковой в автономных почвах. Это связано с более интенсивным процессом разрушения минеральных частиц в подзолистом горизонте, за счет чего происходит вынос большинства элементов (алюминия, железа, магния, фосфора и титана) из этого слоя и их осаждение в иллювиальном горизонте.

Для всех изучаемых почв характерен дефицит большинства микроэлементов, коэффициенты концентрации говорят об обедненности почв микроэлементами при их сопоставлении с фоновыми значениями (Федорец, 2008) .

Таблица 3. Ряды элементов по значению Кr в горизонтах почв элементарных геохимических ландшафтах (1 – автономный, 2 – транзитный, 3 – аккумулятивный)

Table 3. Rows of elements according Kr value in soils’ horizons of elementary landscapes

(1 – automorphous, 2 – transite, 3 – accumulative)

Горизонты О (ОТ)
1	Na 2 O 0.7	SiO 2 0.9	K 2 O 1.3	Al 2 O 3 1.3	MgO 1.4	Fe 2 O 3 1.8	TiO 2 2.3	CaO 2.6	P 2 O 5 12.9
2	Na2O	SiO 2	Al 2 O 3	K 2 O	Fe 2 O 3	TiO 2	MgO	CaO	P 2 O 5
	0.7	0.9	1.1	1.5	2.3	2.6	3.8	4.8	20.0
3	Na 2 O	SiO 2	Al 2 O 3	K 2 O	Fe 2 O 3	MgO	CaO
	0.5	0.8	1.1	2.4	3.2	4.2	7.3
Горизонты Е
1	K 2 O	MgO	Na2O	P 2 O 5	CaO	SiO 2	Al 2 O 3	TiO 2	Fe 2 O 3
	0.2	0.4	0.8	0.9	1.2	1.0	1.0	1.7	1.8
2	P 2 O 5	MgO	Fe 2 O 3	CaO	K 2 O	Na 2 O	Al 2 O 3	SiO 2	TiO 2
	0.3	0.3	0.4	0.6	0.8	0.8	0.8	1.1	1.2
Горизонты ВF
1	MgO	K 2 O	SiO 2	CaO	Al 2 O 3	Na 2 O	P 2 O 5	Fe 2 O 3	TiO 2
	0.4	1.0	1.0	1.0	1.1	1.1	1.1	1.3	1.7
2	Na2O	SiO 2	K 2 O	CaO	Al 2 O 3	Fe 2 O 3	MgO	P 2 O 5	TiO 2
	0.9	1.0	1.0	1.1	1.4	1.4	1.5	1.5	2.6

На основе рассчитанных Кс построены геохимические формулы почв элементарных ландшафтов (табл. 4), которые позволяют выявить типоморфные геохимические процессы, определяющие ландшафтно-геохимическую дифференциацию территории, оценить недостаток или избыток изучаемых элементов, а также судить о характере их миграции и аккумуляции (Перельман, 1999) .

Получены очень низкие значения Кс никеля, кобальта, марганца в изучаемых почвах. Для хрома выявлены более высокие Кс, однако они также меньше единицы (Кс < 0.5–0.7). Данная особенность связана с тем, что почвообразующие и подстилающие породы изучаемых почв представлены песчаными флювиогляциальными отложениями, которые характеризуются очень низкими концентрациями изучаемых микроэлементов (Тойкка, 1973) . Тем не менее отмечается, что содержание меди, а в некоторых случаях и цинка, находится на уровне фоновых значений.

Расчет коэффициентов радиального распределения (Кr) микроэлементов в профилях рассматриваемых почв позволили выявить закономерности радиальных процессов накопления-выноса элементов. Направления радиальной миграции элементов в изучаемых почвах достаточно контрастные и имеют различные закономерности, связанные с положением в рельефе. Для почв автоморфных и транзитных фаций отмечается общая закономерность накопления в лесной подстилке микроэлементов-биогенов (рис. 3). Наиболее активно в подстилке накапливается цинк, его Кr достигает 3–4, что свидетельствует об активном участии цинка в биогенных процессах. Отмечается значительное снижение содержания рассматриваемых элементов с увеличением степени отор-фованности подстилки, что связано с особенностью опада, а также с активным выщелачиванием их из растительных остатков в почвенные и болотные воды. Существенное снижение концентрации марганца в почвах подчиненных позиций связывают с его большей растворимостью при смене окислительной реакции среды на восстановительную (Безносиков, 2010) , что способствует его выносу за пределы почвенного профиля.

Таблица 4. Геохимические формулы почв катены

Table 4. Geochemical formulas of soils of catena

Горизонт

Геохимическая формула

Автономный ландшафт. Подзол иллювиально-железистый.

О	H+	Mn (0.3) Ni (0.4) Co (0.5) Cr (0.6)	Cu (1.0)
		Zn (1.1)
Е	H+	Ni(0.1) Cr(0.3) Mn(0.3) Cu (0.4) Co (0.5) Zn (0.6)
		—	—
BF	H+	Ni (0.3) Cr(0.4) Co(0.4) Mn (0.6)	Cu
		Zn (1.3)	(0.9)
BC	H+	Ni (0.4) Cr (0.4) Co (0.5) Mn (0.6) Zn (0.8)	Cu
		—	(0.9)
С	H+	Cr (0.3) Ni (0.4) Co (0.5) Mn (0.6) Zn (0.8)	Cu
		—	(1.0)

Транзитный ландшафт. Подзол иллювиально-железистый глеевый.

ОT	+       Mn(0.1) Co(0.2) Zn(0.3) Ni(0.3) Cr (0.4) Cu(0.6) H                             — —
E	+          Ni (0.1) Mn (0.1) Cr (0.2) Co (0.2) Zn (0.3) Cu (0.4) —
BF	+         Ni (0.2) Mn (0.2) Co (0.2) Cr (0.4) Zn (0.5)       Cu H                         —                     (0.9)
Сg	H+       Mn (0.2) Ni (0.2) Cr (0.3) Co (0.3) Cu (0.6) Zn (0.7) Fe2+                  —                   —

Аккумулятивный ландшафт. Торфяно-глеевая почва.

ОT	+        Co (0.1) Ni (0.2) Mn (0.2) Zn (0.4) Cr (0.5) Cu (0.7) H                             — —
T1	+        Mn(0.1) Co (0.2) Ni (0.2) Zn (0.3) Cr (0.4) Cu (0.4) H                             — —
Т2	+        Mn (0.1) Co (0.3) Ni (0.4) Zn (0.5) Cu (0.7) Cr (0.7) H                             — —
G	H+         Ni (0.1) Co (0.2) Cr (0.2) Mn(0.3) Zn (0.7) Fe2+                       Cu (1.2)                       —

В минеральных горизонтах подзолов иллювиальножелезистых и иллювиально-железистых глеевых преобладают процессы выноса (Кr < 1) большинства микроэлементов. Распределение изучаемых элементов в подзолах происходит по элювиально-иллювиальному типу, что также является характерным для исследуемых почв (Полынов, 1956) .

Коэффициенты радиальной дифференциации

Рис. 3. Радиальная дифференциация микроэлементов по горизонтам почв элементарных ландшафтов.

Fig. 3. Radial differentiation of trace elements within soils’ horizons in elementary landscapes.

В подзолистом горизонте отмечается активный вынос большинства элементов, в иллювиальных горизонтах на сорбционном барьере происходит слабое накопление цинка и сидерофильных, связанных с железом, микроэлементов – кобальта и никеля.

Несмотря на сходные закономерности радиальной миграции элементов в почвах элювиальных и транзитных ландшафтов, наблюдается различная степень интенсивности миграции элементов в связи с изменением положения в рельефе. Для почв подчиненных ландшафтов характерен, кроме вертикального дренирования, боковой сток, в связи с чем четкого накопления изучаемых микроэлементов (за исключением хрома) в иллювиальных горизонтах подзола иллювиально-железистого глеевого не наблюдается в сравнении с подзолом иллювиальножелезистым. Однако аккумуляция марганца, никеля, меди в нижней части профиля в подзоле иллювиально-железистом глеевом происходит более интенсивно, что может быть вызвано изменением окислительно-восстановительных условий в сторону восстановительных и формированием окислительного геохимического барьера (Алекссенко, 2003).

Также отмечено, что в почвах автоморфных позиций распределение микроэлементов в нижней части профиля имеет монотонный характер, в то время как для почв транзитных ландшафтов характерна более интенсивная дифференциация микроэлементов.

По рассчитанным величинам коэффициента латеральной дифференциации Кл (рис. 4) можно судить о латеральной структуре ландшафтов, которая характеризует геохимическое сопряжение в изучаемых катенах. Отмечается, что процессы латеральной дифференциации изучаемых элементов выражены слабо, и выявлена общая тенденция обеднения почв подчиненных позиций относительно автономных.

Полученные данные отличаются от результатов большинства подобных исследований, где говорится о накоплении химических элементов в почвах подчиненных элементов рельефа (Касимов, 2015; Семенков, 2016) . Подобные наблюдения объясняются тем, что для территории исследования характерно однородное строение, рельеф имеет слабый уклон, почвы сформированы на песчаных почвообразующих породах и отличаются невысокой гумусностью. В связи с этим устойчивые соединения практически не выносятся из элювиальных ландшафтов, формируется транзитно-элювиальный (с обеднением гетерономных почв относительно автономных) тип латеральномиграционной дифференциации катены (Гаврилова, Касимов, 1989; Геохимия…, 2011) .

Рис. 4. Латеральная дифференциация химических элементов в горизонтах почв катены (1 – автономный; 2–1 и 2–2 – транзитный; 3 – аккумулятивный ландшафт).

Fig. 4. Lateral differentiation of chemical elements in soils’ horizons of catena (elementary landscapes: 1 – automorphous; 2–1 and 2–2 – transite; 3 – accumulative).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Определяющими условиями ландшафтно-геохимической дифференциации химических элементов в изучаемых почвах являются природные факторы почвообразования: избыточное увлажнение, промывной режим, небольшой уклон поверхности, песчаные озерно-ледниковые почвообразующие породы, их хорошая дренированность, таежная растительность и заторможенное разложение растительных остатков. Анализ валового состава и содержания микроэлементов в сопряженном ряду почв ландшафта волнистой озерно-ледниковой песчаной равнины среднетаежной подзоны Карелии позволил выявить следующие геохимические особенности:

• -    Почвы автоморфных и транзитных ландшафтов характеризуются окислительными условиями и имеют типичный для среднетаежной подзоны Карелии кислый класс водной миграции. Торфяные почвы, формирующиеся в подчиненных частях рельефа, являются неоднородной геохимической системой, где условия миграции резко меняются с глубиной. Верхние слои торфа характеризуются окислительной средой, а нижние – восстановительной и имеют глеевый класс водной миграции.

• -    В валовом составе почв отмечается типичное для подзолов распределение по профилю кремнекислоты и большинства полуторных оксидов. В подзолистых горизонтах почв транзитных позиций, по сравнению с автоморфными, происходит более интенсивный вынос элементов, а в альфегумусовых горизонтах подзола иллювиально-железистого глеевого выявлены высокие коэффициенты накопления алюминия, железа, титана и фосфора.

• -    Для всех изучаемых почв характерен дефицит большинства микроэлементов, получены очень низкие коэффициенты концентрации никеля, кобальта, марганца. Почвы автоморфных и транзитных фаций отличаются накоплением в лесной подстилке микроэлементов-биогенов, особенно цинка и марганца, с увеличением степени оторфованности подстилки происходит значительное снижение содержания микроэлементов.

• -    Радиальное распределение большинства микроэлементов по профилям подзолов носит аккумулятивно-элювиальноиллювиальных характер. Наблюдается различная степень интенсивности миграции элементов в связи с изменением положения в рельефе. В почвах автоморфных позиций распределение микроэлементов в нижней части профиля имеет монотонный характер, в то время как для почв транзитных ландшафтов характерна более интенсивная дифференциация микроэлементов.

• -    По типу латерально-миграционной дифференциации изучаемые катены относятся к транзитно-элювиальным. Наблюдается уменьшение содержания элементов в ландшафтах по направлению

от автоморфных к аккумулятивным, что определяется природными условиями изучаемой территории.

БЛАГОДАРНОСТЬ

Данные были получены с использованием оборудования ЦКП “Аналитическая лаборатория” ИЛ КарНЦ РАН.

Финансовое обеспечение исследований осуществлялось из средств федерального бюджета на выполнение государственного задания КарНЦ РАН (Институт леса).