Слайд 1Тема 2. Геохимия почв.
Лекция 3. Биогеохимическое районирование почв. Геохимические особенности
естественных почв.
ГЕОХИМИЯ ПОЧВ
Слайд 2Термин «биогеохимическая провинция» был введен в науку в 1938 году
А.П. Виноградовым.
Биогеохимическая провинция – это область на поверхности Земли,
отличающаяся содержанием химических элементов в почвах, водах и других средах.
Следует иметь в виду, что содержание химических элементов в пределах каждой биогеохимической провинции может быть как выше, так и ниже биологического оптимума.
Слайд 3В.В. Ковальский выделил четыре зоны на территории бывшего СССР, которые
характеризуются единством зональности почвообразования, климата, миграции элементов и типом биологических
реакций организмов на геохимические факторы среды.
Слайд 4Зоны
1. Таежно-лесная нечерноземная зона.
Реакции организмов в
целом обусловлены недостатком кальция, фосфора, кобальта (73% всех почв), меди
(70%), иода (80%), молибдена (53%), бора (50%), цинка (49%), оптимумом содержания марганца (72%), относительным избытком, особенно в поймах рек, стронция (15%).
2. Лесостепная и степная черноземная зона.
В этой зоне характерно оптимальное содержание в почве кальция и кобальта (96% для серых лесных и 77% для черноземных почв), меди (72-75%), марганца (71-75%), иод, цинк и молибден сбалансированы с другими элементами. Иногда только наблюдается недостаток подвижного марганца.
Слайд 5Зоны
3. Сухостепная, пустынная, полупустынная зона.
На живые организмы
влияют повышенные уровни содержания сульфатов, бора (88%), цинка (76%), часто
стронция (47%), молибдена (40%), низкое содержание меди (40%), иногда кобальта (52%).
4. Горные зоны.
В горных почвах соотношение и концентрации микроэлементов изменяются в широких пределах, поэтому возможны различные реакции организмов, но часто проявляется недостаток иода, кобальта, меди, цинка, хотя возможны и варианты избытка меди, цинка, кобальта, молибдена, стронция и других элементов.
Слайд 6Среднее содержание микроэлементов (мг/кг) в почвах различных биогеохимических зон (Сапрыкин,
1984)
Слайд 7По микроэлементному составу различают 3 вида почв:
1) почвы с
нормальным микроэлементным составом;
2) с избыточным;
3) с недостаточным микроэлементным
составом.
Такие территории, характеризующие нормальным, избыточным или недостаточным микроэлементным составом называют провинциями. Провинции выделяются в пределах зон. Это природные геохимические провинции.
Слайд 8Существует зависимость между химическим составом почв и частотой различных заболеваний
среди населения.
Баланс микроэлементов в окружающей среде через воду и
продукты питания отражается на балансе микроэлементов в человеческом организме.
Слайд 9В провинциях с недостатком кобальта ослабляется синтез витамина В12. Последнее
характерно для нечерноземной зоны, где нередко развивается гипо- или авитаминоз
В12.
При избытке молибдена и нарушении его соотношения с медью усиливается синтез фермента ксантиноксидазы, у животных развивается молибденовый токсикоз, а у человека - эндемическая молибденовая подагра.
Примеры провинций
Слайд 10Существуют провинции с недостаточным содержанием фтора (территория Ленинградской области), такие
территории эндемичны по кариесу. Провинции с избыточным содержанием фтора эндемичны
по флюорозу.
Провинции с недостаточным содержанием иода - на них регистрируется эндемический зоб и базедова болезнь.
Слайд 11Таким образом, биогеохимические провинции с пониженным содержанием отдельных элементов связаны
с особенностями состава почвообразующих пород. Биогеохимические провинции с повышенным содержанием
элементов обычно формируются в районах рудных месторождений.
Кроме того, повышенные концентрации некоторых элементов могут быть обусловлены выбросами промышленных предприятий и автотранспорта. В данном случае такие территории выделяют как искусственные биохимические провинции.
Слайд 12Геохимическое районирование
Геохимическое районирование – деление территории на однородные регионы по
геохимическим особенностям: уровню накопления и ассоциациям химических элементов, условиям и
возможностям использования методов геохимических поисков, особенностям химического и физического выветривания, условиям миграции и подвижности химических элементов и др.
Слайд 13Для геохимического районирования почвенного покрова основным фактором выбирают микроэлементный состав
почв, являющийся важным показателем нормальной или анормальной жизнедеятельности организмов в
биогенной пищевой цепи порода – почва – живые организмы.
Геохимическое районирование
Слайд 14 Группы элементов:
1) атмофильные элементы (H, C, N,
O, Cl, Br, I);
2) элементы горных пород (литофильные и оксифильные):
Li, Be, Na, Mg, Al, Si, O, K, Ca, Rb, Sr, Cs, Ba, Y, Zr, Nb, Mo, B, F, Se, Ti, V, Cr, Mn, Cl, Tc, Hf, Ta, W, Re;
3) сидерофильные элементы (в составе железных руд): Fe, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, P, Mo, Sn, Ge;
4) халькофильные элементы (в составе сульфидных руд): S, Fe, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Cd, In, Sn, Sb, Te, Hg, Tl, Pb, Bi, Co, Ni, Mo, Ag;
5) биофильные элементы: B, C, N, O, P, S.
Слайд 15На территории бывшего СССР выделено 6 крупных геохимических областей с
различной геохимической специализацией. Например, Дальневосточная область с халькофильно-сидерофильной ассоциацией, Казахстанско-Западносибирская
с литофильной и халькофильно-литофильной специализацией.
Примеры геохимических областей
Слайд 16Микроэлементный состав по типам почв (Беус и др., 1976).
Слайд 17К.И. Лукашев и др. провели геохимическое районирование территории Белоруссии по
пространственному распределению химических элементов в покровных отложениях, почвах и водах.
Ими выделены литогеохимические и педогеохимические типы провинций. Прослеживаются 3 литогеохимические провинции:
1) Северная;
2) Центральная;
3) Южная.
Среднее содержание микроэлементов в почвообразующих породах и почвах показано в таблице.
Слайд 19Н.А. Протасов при районировании Окско-Донской равнины установил некоторые закономерности географического
распределения микроэлементов в почвах, что позволило ему выделить 4 почвенно-геохимических
района:
1) Северо-Восточный Цнинский;
2) Северный;
3) Южный;
4) Юго-Восточный Хоперский (табл.).
Слайд 21Ф.Я. Сапрыкин и др. провели геохимическое районирование почвенного покрова трех
областей Северо-Запада РСФСР (Ленинградской, Псковской, Новгородской) и составили почвенно-геохимическую карту
масштаба 1: 1 000 000.
По ландшафтно-почвенным геохимическим условиям территория подразделяется на 4 типа почвенных округов с относительно однотипной структурой почвенного покрова и однородным характером литолого-геоморфологических факторов:
1) водно-ледниково-озерно-равнинные;
2) конечно-моренные;
3) морено-равнинные;
4) гляциально-эрозионно-цокольные пониженные.
Слайд 23В гумусовом горизонте серых лесных почв и черноземов наблюдается заметная
аккумуляция микроэлементов (медь, бериллий, марганец, иод). В карбонатном горизонте всегда
накапливается стронций (табл.).
В результате почвообразовательного процесса происходит перераспределение элементов по профилю.
Микроэлементный состав почв региона выглядит так:
Ti > Mn > Ba, Zr > Sr, Cr, V > Zn > B > Ni > Cu >> Co > I > Mo > Be
Микроэлементы в почвах Центрального черноземья
Слайд 25Серые лесные почвы сохраняют запасы титана, бария, хрома, цинка, молибдена
и бериллия. Содержание марганца, циркония, бора, иода в них повышается
за счет биологической аккумуляции. Концентрация ванадия, меди, стронция, никеля и кобальта несколько снижается вследствие их миграции в кислой среде.
Самые плодородные почвы Центрального Черноземья - черноземы имеют более высокий уровень содержания всех элементов, чем почвообразующие породы.
Слайд 27
1 – провинции: I – Северная; II – Центральная; III
– Западная; IV – Юго-Восточная; 2 – возраст приповерхностных пеплов;
3 – границы провинций: а – установленные; б – предпо-лагаемые; 4 – границы между почвами, сформированными в пеплах идентичного состава вулкана Опала и Ксудач;
5 – локальные ареалы свежих пеплов; 6 – в скобках указаны КК; 7 – места заложения опорных почвенных разрезов;
8 – участки детальных геохимических исследований почв.
Схематическая карта районирования и
геохимической специализации вулканических
почв Камчатского п-ва (Литвиненко и др., 2008)
Слайд 28Основные выводы
В почвенном покрове определенной территории наблюдается отчетливая дифференциация в
содержании и распределении микроэлементов.
Для каждого элемента характерны свои особенности
географического (пространственного) распространения в почвах.
Концентрация большинства микроэлементов в одних и тех же почвах варьирует в больших пределах в зависимости от их гумусированности, величины pH, емкости поглощения, гранулометрического состава, карбонатности.
Закономерности географического распространения микроэлементов в почвенном покрове используют для проведения почвенно-геохимического районирования отдельных регионов.