МАРГАНЕЦ В ПОРОДАХ, ПОЧВАХ, РАСТИТЕЛЬНОСТИ ЮЖНОГО СКЛОНА БОЛЬШОГО КАВКАЗА

1

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова

Исаев С.А. zadeh A.I. Бабаев Ф.М. Выявлены особенности распределения Mn в породах, почвах, в дикорастущей растительности, в кормовой и плодово-овощной растительности агроландшафтов и в растительности колчеданных месторождений. Статья в формате PDF 140 KB растительностьколчеданные месторождениямарганецБольшой Кавказvegetationthe pyrites layersmanganesethe Great Caucasus

На южном склоне Большого Кавказа были предприняты биогеохимические исследования, в результате которых определено содержание Cu, Pb, Zn, Co, Ni, V, Cr, Ti, Mo, Mn (количественный спектральный анализ) в породах, почвах (гор-т А), растительности (зола листьев), составляющей постоянный биогеоценоз фоновых ландшафтов региона (75 видов древесных, кустарниковых, травянистых видов растений), а также в кормовой и плодово-овощной продукции агроландшафтов (картофель, баклажаны, томаты, огурцы, кукуруза, фасоль, свекла, яблоки, груша, черешня, зерно и солома пшеницы, ячменя, сено и др.).

Среднее содержание Mn в осадочных породах региона составляет (n×10^-3 %):

1) в ааленских, байосских, батских отложениях, представленных песчаноглинистой фацией, 31-45, 2) в меловых отложениях валанжина, готерива, сеномана, а также в отложениях титона (J3t), представленных известковистыми песчаниками и глинами, выделены две формы Mn: фоновые содержания 33-58 и аномальные содержания 0,5-6%, составляющие в среднем 10% от объема выборки. Особенно большое количество аномальных содержаний Mn хаpaктерно для отложений сеномана - 24%. Такое распределение свидетельствует о двух формах нахождения Mn в меловых породах: 1) фоновое содержание связано с терригенно
глинистой компонентой, 2) аномальные содержания образуют марганцевые конкреции, нерастворимые в воде окислы и гидраты окисей Mn и его соли (табл. 1)

Среднее содержание Mn в горнолесных бурых почвах на юрских отложениях составляет 34-61 до 182×10^-3 % и единичные аномальные содержания 0,22%, на меловых отложениях 21-71×10-³ % и аномальные содержания 0,2-2% в 2% образцов. Сопряженный анализ содержаний Mn в системе породы - почвы показывает, что литогенная основа определяет уровень содержания в почвах, но в результате почвообразовательного процесса в почвах на среднеюрских породах имеет место аккумуляция Mn (Ka 1,5 до 4), а в почвах на меловых породах содержание фоновой формы Mn не выхдит за рамки колебаний содержаний в меловых породах (Ка 0,4-1,4), однако существенно уменьшается концентрация и количество аномальной формы Mn. Таким образом, можно констатировать, что в процессе почвообразования марганцевые конкреции разрушаются.

Органическое вещество почв играет заметную роль в распределении Mn: корреляционная зависимость между содержанием Mn и содержанием гумуса всегда положительная, часто достигающая 5% уровня значимости. Это означает, что гумус является фактором биогенной аккумуляции Mn, особенно при высоких
содержаниях гумуса. Так, для Mn при содержании гумуса 4,8-9,7% коэффициент корреляции tрасч. составляет +0,22, при содержании 10,6-12,5% t_расч. +0,38, при содержании 13,4-17,9% t_расч. 0,32 при t5% 0,32 (табл. 2).

Таблица 1. Содержание Mn в породах и почвах (n×10^-3 %)

	Породы			Са	Породы			Са
	N	Lim	X		N	Lim	X
J2 a J2 a J2 bj J2 bt J3 t J3 km K1 v K1 v K1 v K1 v K1 v K1 h K1 h K2 cm K2 cm K2 cm   K2 cm	79 53 8 27 29         25 41 45 17 26 33 29 46	н.100 10-200 10-80 10-100 10-300         10-300 2-200 1-40 10-100 10-100 10-100 10-200 20-200	31 45 37 32 113         52 57 16 48 33 46 47 58	2% 1%,2%,3%         1%×3 0,4%,2%,3%   0,5% 0,5% 2%×5,3% 0,8%,1% 1%×3,2%×2, 3%,5%,6%	112 55 46 45 82 15 45 86 100 143 164 45 102 50 122 184   44	н.-100 60-400 30-100 10-100 1-200 н.-70 10-40 10-100 1-100 10-100 5-400 5-100 4-100 н.-100 10-60 30-100   10-100	47 182 61 50 39 34 23 44 71 45 67 28 43 60 21 55   54	2% 0,7%   0,2%             1%,2% 0,5%,1%         0,2%,1% 0,7% 2%   1%

Таблица 2. Корреляционная зависимость между содержанием гумуса (%) в почве и содержанием Mn

Породы	N	Lim	X, %	Mn
J2 a J2 a J2 a J2 bj J2 bt J3 t K1 v K1 v K1 v K1 v K1 v K1 h K2 cm K2 cm K2 cm K2 cm	38 50 42 33 36 40 40 33 47 79 42 23 37 25 40 79	1,1 - 18 0,7 - 41 0,5 - 26 2,5 - 24 1,4 - 36 1,5 - 27 0,9 - 21 1,4 - 26 2,9 - 14 1,4 - 37 1,6 - 24 1,5 - 28 1,6 - 37 2,3 - 25 1,9 - 27 3,6 - 24	4,8 17,9 5,0 10,7 12,5 10,2 9,7 13,4 6,7 10,6 12,0 13,5 15,9 12,1 12,7 9,7	+ + + +R +R +R + +R +R +R +R + +R +R + +

Геохимическая роль почвообразовательного процесса проявляется при изучении корреляционных связей Mn. В юрских и меловых породах 1) отсутствует значимая зависимость между Mn и Cu, Pb, Ni, Co, 2) Mn является антагонистом по

отношению к V и Cr в юрских породах и к V, Cr, Ti - в меловых породах, что отражает антагонистические отношения между Mn конкреционных форм и элементами, входящими в терригенно-глинистую компоненту.

Таблица 3. Корреляционные связи Mn, существенные при 5% и 1% уровне значимости

Породы

Почвы

Mn

Ti

V

Cr

Cu

Pb

Ni

Co

Ti

V

Cr

Cu

Pb

Ni

Co

J2 a J2 a J2 bt J3 t K1 v K1 v K1 v K1 v K1 v K1 h K2cm K2cm K2cm K2cm

Mn Mn Mn Mn Mn Mn Mn Mn Mn Mn Mn Mn Mn Mn

-Ti         -Ti -Ti -Ti       -Ti   -Ti   -Ti

-V   -V -V -V -V         -V   -V -V -V

-Cr   -Cr -Cr -Cr             -Cr   -Cr -Cr

-cu

Pb

Ni Ni

Co             Co

Ti Ti   Ti Ti Ti Ti Ti Ti Ti Ti Ti Ti Ti

V         V V V -V   V -V

Cr             Cr   Cr Cr Cr

Cu               Cu Cu Cu         Cu

Pb Pb   Pb   Pb Pb   Pb Pb   Pb Pb

Ni Ni   Ni       Ni   Ni Ni       Ni

Co Co         Co Co Co   Co

Особенно отчетливые изменения имеют место в отношении связи Mn - Ti, которая в почвах всегда является положительный на 1% уровне значимости. В почвах пpaктически отсутствует отрицательные связи Mn - V, Mn - Cr, более того, эти связи могут быть положительными, до 1% уровня. В почвах заметно усиливаются связи Mn с Pb, Co, Cu, Ni. В результате в среднеюрских породах корреляционную зависимость можно выразить формулой Mn-(-V,-Cr), в меловых породах Mn-(-Ti,-V,-Cr), а в почвах, как на юрских, так и на меловых породах Mn-(Ti)V, Cr, Pb, Ni, Co, Cu. Единая ассоциация Mn для почв на юрских и меловых породах отражает формирование минеральных соединений, обязанных общности условий образования и соответствует хаpaктеру почвообразования в гумусовом горизонте горно-лесных бурых почв региона.

В растительности фактором в минимуме, определяющем концентрацию Mn в отдельных видах растений, является вегетативная масса вида. Содержание Mn в золе листьев закономерно снижается от древесных пород 1 яруса к древесным сопровождающим породам, к древесным породам 2 яруса. Самое низкое содержание Mn хаpaктерно для кустарников и разнотравья (табл. 4).

Из этих групп растений положительной способностью аккумулировать Mn по отношению к почвам обладают древесные породы 1и 2 ярусов и сопровождающие породы (КПБ 4 20). Среднее содержание Mn в остальных видах растений или соответствует содержанию в почвах, или ниже (КПБ 0,1 - 1,4). Таким образом, общий индекс величины КПБ для Mn составляет 0,n-n, как это предложено А.И. Перельманом [2].

Статистический анализ позволяет уточнить хаpaктер распределения Mn в растительности и выявить такую специфику как наличие фоновых и аномальных содержаний (табл. 5).

В древесных породах 1 и 2 ярусов фоновое среднее содержание Mn составляет 37-200×10-³% и в 10 -35% совокупности присутствуют аномальные содержания Mn, равные 1 6%, что позволяет отнести эти виды к растениям - манганофилам. С уменьшением вегетативной массы вида уменьшается фоновое содержание и величина и количество аномальных содержаний (С а.).

В каждом отдельном виде растительности возможны значительные вариации содержаний Mn, до уровня значимости: в буке, дубе, грабе среднее содержание Mn колeблется от 60 до 900×10^-3 %. Одним из факторов, определяющих такое разнообразие в содержании Mn, являются геохимические условия, особенности распределения Mn в почвах. Так, для древесных

Таблица 4. Содержание Mn в растительности (зола листьев, n×10-3 %)

Растительность	N	Lim	Lim X1-Xn	X	Lim КПБ	КПБ
Бук Дуб Грач Карагач, клен	518 244 664 323	2-4000 3-3000 3-5000 1-2000	63-857 694-907 110-911 69-431	473 792 476 193	4 -15 14 -16 4 -20 1 -7	10 15 10 4
Береза, ольха, ясень, мушмула, липа, жостер
	84	4-200	9-63	33	0,2-1,3	0,7
Яблоня, груша, фундук, алыча
	65	1-300	16-150	44	0,3-3,0	0,7
Кизил, боярышник, крушина
	227	3-300	12-69	33	0,2-1.4	0,7
Папоротник	125	2-200	7-24	15	0,1-0,5	0,3
Разнотравье	327	1-200	7-31	18	0,1-0,7	0,4
Растительная продукция агроландшафтов
	770	н.-50	1-27	7	0,05-1,1	0,3
Растит-ть колчеданных и золото-полиметаллических месторождений
Бук, граб, дуб	809	1-1000	42-296	112	1,1-8,0	3,0
Кизил, боярышник, ежевика, крушина, хвойник
	274	н.-300	7-148	29	0,4-0,7	0,5
Папоротник	472	н.-600	4-13	6	0,1-0,2	0,2

 

Таблица 5. Распределение Mn в растительности по фоновым и аномальным содержаниям (n×10-3 %)

Растительность	Lim	Lim X1 -Xn	С а.	% С а.
Деревья Кустарники Травы	2 - 800 1 - 300 1 - 200	37 - 200 7 - 150 7 - 31	1% 5% 0,7% 1% 0,05%-0,1%	18% 35% 4% 5% 1%

пород, произрастающих на почвах, почвообразующими породами для которых являются меловые отложения, хаpaктерно присутствие высоко аномальных содержаний Mn (1-6%), для древесных пород на среднеюрских породах концентрация аномальных содержаний в единичных случаях достигает 1%. По видимому, благодаря процессу растворения марганцевых конкреций в почвах на меловых отложениях, Mn более доступен, что определяет более высокие средние и аномальные содержания в растительности.

На основе корреляционного анализа выявляется в растительности ассоциация (Mn-Cr-Ni-Cu), причем наиболее сильными являются связи Mn-Cr и Mn-Ni. Связи Mn с Cu и Pb выражены неустойчиво и пpaктически отсутствуют связи Mn с Ti, Zn, Co, V [3]. Связи Mn-Cr, Mn-Ni усиливается с повышением среднего содержания и достигает наибольшей силы в листьях бука, гpaба, дуба.

В растительности продукции с/х производства содержание Mn на уровне содержания в кустарниках и разнотравье. Низкое содержание Mn в семенах, фруктах, корнеплодах отмечается в сводке, проводимой в работе Кабата-Пендиас [1]: среднее содержание Mn в пищевых продуктах растительного происхождения (кукуруза, фасоль, свекла, морковь, лук, картофель, томаты, яблоки, апельсины) составляет 0,4-30×10-³ %.

В почвах и растительности колчеданных месторождений (Кацдагское медно-пирротиновое, Филизчайск ое колчеданно-полиметаллическое) и золото-полиметаллических рудопроявлений (Дагкесаменское и Перзаманлинское золото-полиметаллические) содержание Mn варьирует в пределах геохимического фона.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. микроэлементы в почвах и растениях. - М.: Мир, 1989, С.350
2. Перельман  А.И.,  Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. М., 1999, С.763
3. Рагим-заде А.И., Бабаев Ф.М. К вопросу о корреляционных связях между элементами в растительности // Журнал «Успехи современного естествознания», №6, 2008, С.17-20.

---