Поиск

Миграционные потоки веществ в сопряжённых ЭПА (часть 2)
22.10.2012

При этом мобилизация макро- и микроэлементов питания, а также любых других химических элементов может происходить и абиотическим путём за счёт физикохимических взаимодействий, в частности, молекул ВОВ, имеющих кислотные свойства, с почвенными минералами, гумусовыми соединениями... При трансформации растительного опада (с участием микрофлоры и иных групп живых организмов) происходит вторичное превращение биофильных химических элементов и зольных компонентов с образованием термодинамически (и микробиологически) устойчивых и специфических структур гумусовых соединений, в составе которых идентифицируются кислоты, различные по природе соли. Рассматриваемый биогенный поток миграции веществ имеет результирующий восходящий вектор, период его проявления в годовом отрезке времени (за исключением представителей вечнозелёной хвойной растительности) непродолжительный, он носит преимущественно обратимый характер за счёт участия генетически взаимосвязанных групп живых организмов. Указанный процесс, на наш взгляд, отражает особенности не только адаптации живых организмов таёжных биогеоценозов, но и эволюции почвенного покрова в четвертичный период с созданием по меньшей мере двух депо (резервных фондов элементов питания): 1) лесной подстилки (нередко оторфованной, грубогумусной и достаточно развитой) и 2) гумусовых соединений, сорбционно закреплённых в горизонтах A0A1. Эти природные образования выполняют ряд важных экологических функций. Формирование в почвенном пространстве таёжной зоны двух ёмких почвенно-биологических барьеров на пути миграции биофильных и других элементов питания позволило предотвратить значительный и необратимый абиогенный вынос их из почвы и вовлечение в глобальный геохимический поток (безвозвратную потерю для живых организмов на период, измеряемый многовековым интервалом времени). Абиотическая и биогенная ветви миграции взаимосвязаны, образуя биогеохимический круговорот и отражая специфику современного функционирования и развития нативных, в частности лесных, биогеоценозов. Однако данные потоки изучены ещё не в полной мере. Сведений же по абиогенной миграции веществ в почвах европейского Севера достаточно много, но они довольно разноречивы и раскрывают, главным образом, отдельные составляющие данного потока, не затрагивая практически миграцию веществ в элементарных почвенных структурах. На наш взгляд, это объясняется методическими трудностями, которые во многом ограничивают реализацию идей исследователей.
Новые возможности открываются при использовании методов изотопных индикаторов и сорбционных лизиметров. Совершенствование последнего дало возможность путём прямых наблюдений изучить абиогенную миграцию BOB в лесном биогеоценозе и уточнить масштабы мобилизации новообразованных органических продуктов и их состав из различных органогенных субстратов в сезонном и годовом циклах.
Внутрипрофильную миграцию и трансформацию мобильных органических соединений изучали с помощью метода сорбционных лизиметров. Здесь уместно отметить некоторые методические вопросы. В качестве сорбентов использовали оксид алюминия для хроматографии, который обычно располагали слоем 1,5-2,5 см в нижней части колонок, а в верхней - низкозольный активированный уголь «карболен» (частицы менее 0,5 мм). Сорбенты разделяли 3-сантиметровым слоем отмытого от железа кварцевого песка. Контакт колонок с почвой осуществляли через 2-3-сантиметровый увлажнённый слой песка, который хорошо предохранял активированный уголь от заиливания.
Мелкодисперсные сорбенты (в частности, Аl2О3) в колонках сильно уплотняются. Улучшить фильтрационную способность Al2O3 можно путём добавления песка (1/5 - 1/4 массы поглотителя). Порцию сорбента (100-125 г) и песка предварительно в лаборатории смешивали в фарфоровой чашке и в виде кашицы вносили в сорбционную колонку, слегка встряхивая её для получения ровной горизонтальной поверхности слоя сорбента, удаления пузырьков воздуха и лучшей упаковки частиц сорбентов. Таким образом, добивались примерно равных скоростей фильтрации растворов в сорбционном лизиметре и почве, что особенно важно для аналогов, имеющих лёгкий гранулометрический состав. Эффективное функционирование сорбционных лизиметров обеспечивается благодаря строго вертикальному расположению и плотному контакту рабочей поверхности колонок с выровненным «потолком» почвенных ниш, куда они полностью замуровывались, почва вокруг сорбционных лизиметров, а также во всей траншее сильно утрамбовывалась. Отдельные колонки располагали в зоне магистральных трещин горизонтов A2 и A2B, поскольку эти трещины являются своеобразными внутрипрофильными «артериями», по которым в основном и происходит перенос продуктов почвообразования — в суглинках и глинах - из верхних генетических горизонтов в глубь почвы (нередко и в грунтовые воды).
Миграцию веществ изучали в сопряжённых ЭПА на «Няндомском» стационаре (мелиоративный массив) и в учхозе «Михайловское» в смешанном лесу (по парцеллам - в пределах так называемого «поля миграции» конкретного биогеоценоза) и на пашне в опыте № 7.
В подзоне средней тайги контролем служила нативная подзолистая почва лесного биогеоценоза, расположенного в 200 м от мелиоративного массива.

Миграционные потоки веществ в сопряжённых ЭПА (часть 2)