В.И. Тригуб
Одесский национальный университет имени И.И. Мечникова, Украина
Представлены результаты исследования особенностей распространения фтора в почвах северо-западного Причерноморья Украины. Исследовано влияние различных природных почвенных и ландшафтно-геохимических факторов на проявление фторидного загрязнения почв. Анализируется влияние физико-химических свойств черноземов южных на накопление и миграцию фтора по почвенному профилю. Показано, что накопление фтора в почвах определяется не только интенсивностью сельскохозяйственного использования, но в значительной степени зависит от гранулометрического состава почв, содержания карбонатов, положения почвы в системе элементарных ландшафтов.
Цель настоящего исследования состояла в получении данных о содержании фтора в почвах северо-западного Причерноморья, его миграции по профилю черноземов южных, влиянии свойств почв и их положения в геохимических ландшафтах на накопление и перераспределение фтора.
В ходе исследований были поставлены следующие задачи: выявить географогеохимические закономерности распределения фтора в почвенном покрове северо-западного Причерноморья Украины; охарактеризовать внутрипрофильное распределение валового и водорастворимого фтора в черноземах южных; выявить характер и степень взаимосвязи концентраций водорастворимого фтора в почвах с общим содержанием этого элемента, величиной рН, карбонатностью и другими свойствами почв; изучить влияние орошения и внесения удобрений на накопление и перераспределение фтора по почвенному профилю.
Объекты и методы исследования
Северо-западное Причерноморье Украины это своеобразный регион, где антропогенные воздействия на ресурсы почвенного плодородия отмечаются уже с VI в. до н.э. [4]. Исследованная территория находится в пределах южной Степи в зоне распространения черноземов южных Придунайской и Азово-Причерноморской провинции и представляет собой аккумулятивную равнину, прорезанную долинами и балками [5]. Речные долины, расширяясь в устье, образуют лиманы. Климат территории характеризуется как умеренно континентальный с продолжительным жарким летом, короткой мягкой зимой и недостаточным увлажнением. Среднегодовое количество атмосферных осадков составляет 370-400 мм. В настоящее время естественный растительный покров, под которым сформировались почвы, почти целиком преобразован деятельностью человека. Почвенный покров изучаемой территории представлен черноземами южными, развитыми на причерноморском ярусе лесса. На данной территории по мере движения с запада на восток отчетливо прослеживаются фациально-климатические различия черноземов южных. Для Заднестровья характерны черноземы южные теплой фации или мицелярно-карбонатные. Они характеризуются сравнительно большей мощностью гумусового горизонта, но более низким содержанием гумуса в верхнем горизонте, что объясняется высокой биологической активностью и быстрой минерализацией органического вещества. Карбонаты также отличаются высокой мобильностью и сезонной миграцией в пределах почвенного профиля. Выкристаллизовываются в виде псевдомицелия, в летние месяцы приближаются к поверхности, а в осенне-зимнее время опускаются ниже. Встречается также белоглазка, ее максимум приходится на переходный горизонт и верхнюю часть материнской породы. Мицелярно-карбонатные черноземы отличаются также глубокой выщелоченностью почвогрунтовой толщи от легкорастворимых солей и гипса - обычно до глубины 7-10 м [6].
В Заднестровье широко распространены черноземы южные (модальные), которые преобладают в восточной части от озера Китай до Днестровского лимана. Они отличаются от черноземов южных мицелярно-карбонатных отсутствием мицелярных форм карбонатов.
Восточнее Днестра распространены черноземы южные умеренно континентальной восточноевропейской фации. В отличие от черноземов южных теплой фации в них практически отсутствует карбонатный мицелий. Характеризуются также более высоким содержанием гумуса в верхнем горизонте при меньшей мощности гумусового горизонта; карбонаты представл ены белоглазкой, легкорастворимые соли и гипс по мере продвижения на восток приближаются к дневной поверхности.
В южной, более пониженной части подзоны, распространены остаточно солонцеватые черноземы южные. Обычно они приурочены к слабосточным равнинным участкам, слабовы- раженным в рельефе склонам подов и выположенных балок, где в комплексе с черноземами встречаются также пятна солонцов. По днищам балок и террасам рек распространены луговочерноземные почвы.
Из приведенной выше характеристики почвенного покрова южной степной подзоны вытекает, что на фоне его однородности выявляются и существенные особенности отдельных ее частей, связанные как с изменением климатических условий в меридиональном и широтном направлениях, так и характером рельефа и других природных факторов [7].
Основываясь на выше перечисленных особенностях почвенного покрова северозападного Причерноморья Украины, для сравнительно-географической характеристики почв по содержанию фтора целесообразно сопоставить два почвенно-географических района: При- дунайскую и Азово-Причерноморскую провинции подзоны южной степи. Содержание валового и водорастворимого фтора определяли в черноземах южных (модальных и мицелярно- карбонатных), в том числе неорошаемых, орошаемых и орошаемых гипсованных, черноземах южных остаточно-солонцеватых, лугово-черноземных почвах в комплексе с приморскими солончаками.
На основании полученных аналитических исследований по содержанию фтора в почвах сравнивали:
содержание валовых форм фтора в верхнем горизонте черноземов южных Придунайской и Азово-Причерноморской провинций;
содержание водорастворимых форм фтора в верхнем горизонте неорошаемых, орошаемых и орошаемых гипсованных черноземов южных Придунайской и Азово-Причерноморской провинций;
содержание водорастворимых форм фтора в черноземов южных на водораздельном плато и террасовых равнинах в Придунайской и Азово-Причерноморской провинций;
содержание водорастворимых форм фтора в почвах автономных и подчиненных ландшафтов Придунайской и Азово-Причерноморской провинций.
Такая группировка объединила почвы с учетом их географической и ландшафтной зависимости и позволила выяснить особенности его распределения в почвенном покрове изучаемой территории.
В образцах почв были определены валовые и водорастворимые формы фтора потенциометрическим методом с использованием ионоселективного электрода. Определение величины рН, солевой состав почв, гранулометрический состав проводили по общепринятым методикам.
Результаты и их обсуждение
Почва - наиболее активная сфера геохимических процессов. При длительном земледельческом использовании почв происходят разнообразные, часто трудно обратимые, изменения свойств, которые с хозяйственной точки зрения не всегда можно признать прогрессивными [8]. Главным критерием оценки фторидного загрязнения почв является превышение уровня содержания валового и растворимого фтора над фоном. Общеизвестно, что валовое содержание фтора в почвах зависит, прежде всего, от состава почвообразующих пород. Пространственная неоднородность их минералогического и гранулометрического состава отображается и на концентрации фтора. Исследования фонового содержания фтора изучаемой территории немногочисленны, а имеющиеся сведения носят обобщающий характер. За нашими исследованиями, валовое содержание фтора в верхних горизонтах черноземов южных, образцы которых отбирались в разных районах северо-западного Причерноморья, находятся в пределах 131.0-670.0 мг/кг (табл.1).
Содержание фтора в почвах Придунайской провинции значительно выше - 320,0670,0 мг/кг, чем в почвах Азово-Причерноморской провинции - 131,0-251,0 мг/кг, что, по нашему мнению, связано с различиями карбонатности и гранулометрического состава почв провинций.
Таблица 1
Содержание валового фтора в пахотном горизонте черноземов южных северо-западного Причерноморья (мг/кг)
| Почвенные провинции | Мелиоративное состояние почв | ||
| неорошаемые | орошаемые | орошаемые, гипсованные | |
| Придунайськая | 488.5 | 319.2 | 334.4 |
| 380.0-670.0 | 310.0-328.0 | 318.0-360.5 | |
| Азово-Причерноморская | 211.8 131.0-250.8 | - | - |
При сравнении валового содержания фтора в почвах разного мелиоративного состояния обращает на себя внимание тот факт, что богарные почвы в верхнем горизонте содержат больше фтора, чем орошаемые. Такую особенность можно объяснить постепенным переходом его валовых форм в растворимые за счет дополнительного поступления влаги с оросительными водами. При совместном влиянии орошения и гипсования на почвы количество фтора также увеличивается, но незначительно. Обращает на себя внимание также и то, что содержание фтора в почвах всей исследуемой территории на неорошаемых участках варьирует значительно сильнее, чем на орошении, что объясняется контрастностью гранулометрического состава пород, а также перераспределением фтора в результате водной миграции. Таким образом, валовое содержание фтора в почвах исследуемой территории зависит, прежде всего, от физикохимических свойств почв и их мелиоративного состояния.
Содержание растворимого фтора в почве, по литературным данным, определяется многими процессами: десорбцией, горизонтальной и вертикальной миграцией, содержанием солей, карбонатов, гранулометрическим составом почвы. Результаты наших исследований позволяют сделать определенные выводы о закономерностях распространения содержания растворимых форм фтора в почвах северо-западного Причерноморья (табл. 2).