Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

МАРГАНЕЦ В ПОРОДАХ, ПОЧВАХ, РАСТИТЕЛЬНОСТИ ЮЖНОГО СКЛОНА БОЛЬШОГО КАВКАЗА

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.
растительность
колчеданные месторождения
марганец
Большой Кавказ
vegetation
the pyrites layers
manganese
the 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 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:

  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.

Библиографическая ссылка

Исаев С.А., zadeh A.I., Бабаев Ф.М. МАРГАНЕЦ В ПОРОДАХ, ПОЧВАХ, РАСТИТЕЛЬНОСТИ ЮЖНОГО СКЛОНА БОЛЬШОГО КАВКАЗА // Успехи современного естествознания. – 2009. – № 6. – С. 7-11;
URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=13884 (дата обращения: 24.10.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074