Введение к работе
Актуальность темы. В последнее время все больше выясняется значение почвы как составной части «живого вещества» в геохимическом круговороте микроэлементов. По мнению В.И. Вернадского (1944), именно от содержания и подвижности в ней микроэлементов зависит микроэлементарный состав компонентов любой экосистемы, что подтверждает роль почвы как связующего звена в наземных экосистемах, в том числе отдельных организмах растений, животных и человека. Содержание и состав микроэлементов почвы наследуют от почвообразующих пород. Известно, что в процессе почвообразования происходит перераспределение химических элементов исходных горных пород, но при этом специфические свойства и химические особенности горных пород практически навсегда сохраняются в почвах. Живые организмы и, в первую очередь, растения, наряду с почвообразовательными процессами влияют в основном на характер профильного распределения микроэлементов.
Из позиций системной экологии, известно, что проблема регулирования накопления и распределения микроэлементов может быть правомерно решена только лишь на основе принципов геохимической экологии (Ковальский, 1974; Воробьёв, 1993; Ермаков, Тютиков, 2008), которые устанавливают взаимосвязь геохимического состава компонентов экосистем (обеспеченность их микроэлементами) и концентрации микроэлементов в определенных субрегионах (биогеохимических провинциях) биосферы.
Исследование вопросов биогеохимического районирования (разделение биосферы на субрегионы и регионы) представляет естественно - исторический интерес, а так же является основой развития ветеринарии, краевой медицины, растениеводства и животноводства, т.к. внесение микроудобрений в оптимальных дозах нормализует питание и повышает продуктивность живых организмов.
Целью работы являлось исследование биогеохимических особенностей почв Астраханской области, в том числе установление обеспеченности их валовыми и подвижными формами микроэлементов (Mn, Си, Zn, Со, Ni, Pb, Se) в зависимости от различных типов почв. Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Определить валовые и подвижные концентрации марганца, меди, цинка, кобальта,
никеля, свинца и селена в почвах Астраханской области.
2. Установить региональные кларки содержания изучаемых микроэлементов в
почвенном покрове области.
3. Определить особенности пространственного распределения валовых и подвижных
форм изученных микроэлементов в различных типах почв региона.
Научная новизна исследования. Впервые определены концентрации кобальта, никеля, свинца и селена в различных районах и основных типах почв Астраханской области. Впервые проведен сравнительный анализ содержания валовых и подвижных форм меди, марганца, цинка, никеля, кобальта и свинца. Статистическими методами показаны особенности распределения и накопления микроэлементов в почвах Астраханской области.
Теоретическая и практическая значимость работы. Количественные и качественные параметры накопления и распределения микроэлементов в почвах являются основой для проведения периодического экологического мониторинга,
используются при охране почв от деградации и рациональном землепользовании, информационном обеспечении земельного кадастра, прогнозе и оценке экологического состояния земель. Полученные данные могут служить матрицей для дальнейших биогеохимических исследований других наземных биоценозов.
Методология и методы исследования. В работе использованы следующие
методы исследования: метод атомно-абсорбционной спектрометрии,
флуорометрический и статистический методы. Результаты исследований обрабатывали статистически (Плохинский, 1982; Лакин, 1990), а также программного пакета анализа Microsoft Excel 2007.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Почвы разного гранулометрического состава в пахотном слое почвы в зависимости от обеспеченности микроэлементами расположены в следующем убывающем ряду: бурые полупустынные почвы > светло-каштановые почвы > аллювиально-луговые почвы.
-
Тяжелые по гранулометрическому составу почвы (глинистые, суглинистые), более обеспечены валовыми и подвижными формами изученных микроэлементов чем легкие (супесчаные, песчаные).
-
Почвы Астраханской области характеризуются недостаточным содержанием валовых форм марганца, меди и никеля и средним содержанием цинка, кобальта и селена.
-
Изученные почвы слабо обеспечены подвижным формам меди, марганца, цинка и кобальта, за исключением бурых полупустынных солонцеватых и засоленных суглинистых почв.
-
Между содержанием изученных микроэлементов в почвах Астраханской области установлен высокий уровень коррелированности.
Степень достоверности результатов определяется применением современного сертифицированного аналитического оборудования, соблюдением требований действующих стандартов, а также общепринятыми статистическими методами обработки данных.
Апробация работы и публикации. Основные научные положения и результаты диссертационной работы представлены на следующих конференциях: IX международная конференция «Биологическое разнообразие Кавказа», Махачкала, 2007 г.; Научно-практическая конференция профессорско-преподавательского состава АГТУ в 2008—2010 гг.; VI международная биогеохимическая школа «Биогеохимия в народном хозяйстве: фундаментальные основы ноосферных технологий», Астрахань, 2008 г.; V Международное совещание «Геохимия биосферы», Новороссийск, 2009 г.; Международная научная конференция «Защита окружающей среды и биоразнообразие», Белград, 2010 г.; Международная научная конференция «Инновационные стратегии и технологии в проблемах защиты окружающей среды», Белград, 2012 г.; I международная научно-практическая конференция молодых ученых «Актуальные вопросы природопользования в аридной зоне Северо-Западного Прикаспия», Москва, 2012г.
Публикации. Результаты исследований опубликованы в 12 печатных работах, в том числе 6 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов и заключения. Она включает 149 страниц машинописного текста, 24
таблицы, 9 рисунков и 7 приложений. Список литературы содержит 225 источников, из них 18 зарубежных авторов.
Автор выражает глубокую признательность своему научному
руководителю к.б.н. Э.И. Мелякиной за всестороннюю поддержку и консультации
при выполнении работы, а также старшему научному сотруднику лаборатории
Пищевой токсикологии ФГБУ «НИИ питания РАМН» г. Москва, д.б.н. Н.А.
Голубкиной за постоянное внимание, ценные советы и замечания, а так же за помощь при обработке материала.
