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 характерно 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% tрасч. +0,38, при содержании 13,4-17,9% tрасч. 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 практически 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 характеру 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 характерно 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 характер 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 колеблется 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, характерно 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 практически 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, граба, 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:
- Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. микроэлементы в почвах и растениях. - М.: Мир, 1989, С.350
- Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. М., 1999, С.763
- 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.