Введение к работе
Актуальность исследования. В почвенных водах таежных ландшафтов растворенное органическое вещество (РОВ) является доминирующим макрокомпонентом и придает этой категории природных вод наибольшую геохимическую специфику
К настоящему времени собран обширный материал по составу РОВ почв зоны тайги европейской части России, показаны его генезис, разнообразие, лизиметрическими методами изучена мобилизация и миграция органического вещества в почвах (Дьяконова, 1964, 1972, Кауричев и др, 1978, Кауричев и др , 1979) Установлена также важная роль РОВ как источника кислотности подзолистых почв, участника процессов трансформации почвенных минералов, образования комплексов с металлами (Фокин и др, 1973, Кауричев, Карпухин, 1986, Карпухин, 1989, Кауричев и др, 1996, Шишов и др, 1998, Мотузова, Дегтярева, 1993, Горбачева, 2001, Мотузова и др , 2004)
В Приморском крае подобные исследования не проводились, за исключением работ по изучению связи РОВ с тяжелыми металлами в горнорудном районе (Аржанова и др, 1981, Елпатьевский, Луценко, 1990), хотя, несомненно, в геохимии почв данной территории РОВ и его соединения с Fe и А1 играют важную роль Выявление состава РОВ и органо-минералышх комплексов с типоморфными элементами может помочь в понимании их формирования и аккумуляции, которые получили название хелатогенеза в систематике основных ландшафтно-геохимических процессов (Глазовская, 1988)
Изучение экосистем в последовательно сменяющихся высотных поясах растительности дает возможность зафиксировать изменение характеристик компонентов ландшафтов на сравнительно коротком расстоянии Начатые в 1987 г П В Елпатьевским и В С Аржановой в Тихоокеанском институте географии комплексные ландшафтно-геохимические исследования геосистем высотной поясности Сихотэ-Алиня выявили довольно контрастные изменения свойств почв и процессов миграции вещества, в том числе с использованием лизиметрических методов, в пределах ландшафтно-геохимической макрокатены г Облачная (Аржанова, 2003, Аржанова, Елпатьевский, 2005) Однако за пределами возможностей авторов осталось изучение вещественного состава РОВ
В связи с этим цель исследования - изучить состав и свойства растворенного органического вещества лизиметрических вод в горно-лесных почвах Южного Сихотэ-Алиня с учетом высотной поясности Для достижения поставленной цели предстояло решить следующие задачи 1 Определить фракционный состав РОВ лизиметрических вод
2 Охарактеризовать гуминовые и фульвокислоты как важнейшие классы РОВ по следую
щим фундаментальным параметрам элементному составу, ИК-спектрам поглощения, со
держанию кислых функциональных групп и их кислотной силе
3 Установить молекулярно-массовое распределение основным фракций РОВ и оценить их
связь с типоморфными элементами - железом и алюминием в естественных и антропогенных (вырубка пихтово-елового леса) условиях Научная новизна. При изучении фракционного состава РОВ шзиметрических вод выявлено, что в органических горизонтах горно-лесных почв макрокатены преобладают фульвокислоты В процессе внутрипрофильной миграции происходит осаждение и аккумуляция гуми-новых веществ (ПС и ФК), вследствие этого в минеральный горизонтах преобладающей фракцией становятся низкомолекулярные соединения негумусовой природы
Впервые дана характеристика элементного состава растворенных гуминовых и фульво-кислот и их кислотно-основных свойств, выявлена их динамика в почвах основных высотных поясов юга Сихотэ-Алиня
Показана роль РОВ в миграции яитофильных элементов Fe и А1, в частности установлено, что в их транспорте в органических горизонтах всех почн. ведущими являются гуминовые вещества На примере буротаежной иллювиально-гумусовой почвы установлено, что вырубка елово-пихтового леса приводит к более глубоким изменениям состава РОВ и миграции яитофильных элементов, чем высотная поясность
Практическая значимость. Выявленные параметры состава и свойств РОВ, а также его основных компонентов (фракционный состав, молекулярно-массовое распределение, характеристика органо-минеральных комплексов РОВ, элементный состав, содержание функциональных групп, рК гуминовых и фульвокислот) могут быть использованы для характеристики процессов гумификации и трансформации органического вещества в почвах юга Дальнего Востока
Установленные характеристики гуминовых веществ (сила кислот, содержание в них функциональных групп) могут быть использованы для расчета 'омических равновесий компонентов почвенных растворов, в том числе создания моделей транспорта ионов металлов с РОВ, а также прогнозирования их поведения в почвах юга Сихотэ-Алиня Защищаемые положения.
1 Из трех основных компонентов РОВ, специфических, таких как гуминовые и фульвокислоты, и неспецифических продуктов разложения органического вещества (полифенолы, ок-сикарбоновые кислоты и аминокислоты, редуцирующие сахара и др ) в лизиметрических водах органогенных горизонтов почв макрокатены г Облачная доминирует фракция фульвокислот Содержание гуминовых кислот уменьшается с ростом абсолютных высот В лизи-
метрических водах минеральных горизонтов, а также водах рек преобладающей фракцией РОВ становятся неспецифич« ские низкомолекулярные соединения В период паводка в лизиметрических и речных водах нарастает доля РОВ гумусовой природы
В структурно-функциональных характеристиках гуминовых и фульвокислот отчетливо проявляется высотная динамика азота и кислотно-основных свойств При переходе от ландшафтов нижних поясов к верхним уменьшается содержание азота в структуре гуминовых веществ и нарастает их кисло гность
С ростом абсолютных высот снижается интенсивность процессов комплексообразова-ния РОВ с Fe и А1 в ландд афтах Южного Сихотэ-Алиня Вырубка елово-пихтового леса вносит более контрастные изменения в свойства РОВ и процессы миграции и аккумуляции органо-минеральных комплексов
Апробация работы Основшіе результаты исследований были представлены и доложены на следующих форумах Междисциплинарном научном Симпозиуме «Почвы приокеанических систем», Владивосток, 2000, Международной конференции «Классификация и динамика лесов Дальнего Востока», Владивосток, 2001, Международной конференции Water-Rock Interaction (WRI-10), Villasimius, Paly, 2001, ХП Совещании географов Сибири и Дальнего Востока, Владивосток, 2004, III Ві^российской конференции «Гуминовые вещества в биосфере, Санкт-Петербург, 2005, Международной конференции «Лесные экосистемы Северовосточной Азии и их динамика», Владивосток, 2006 Структура и объем работы
Работа состоит из введ( ния, шести глав, заключения, списка литературы (231 источник, в том числе 70 иностравных) Материал диссертации изложен на 165 страницах машинописного текста и содержит 21 таблицу и 19 рисунков Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 работ
Благодарности Автор выражает свою искреннюю признательность дгн ПВ Елпатъев-скому икгн ВС Аржановой за предоставленную возможность работать с лизиметрическими растворами, ценные советы и консультации, научному руководителю дбн, профессору, Заел деятелю науки РФ НК Христофоровой за неоценимую помощь и поддержку, кхн, сне Института химии ДВО РАН СЮ Братской за внедрение метода рК-спектроскопии в практику исследования РОВ и сотрудничество Автор приносит свою благодарность дбн, профессору МИ Дергачевой за ценные замечания при обсуждении результатов исследований, колгегам-геохимикам и сотрудникам ТИГ ДВО РАН—за помощь и дружеское участие
