НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ПОЧВ И ВАЛОВОГО СОСТАВА ПОЧВООБРАЗУЮЩИХ ПОРОД ГИДРОМОРФНЫХ ЛАНДШАФТОВ ХИБИНО-ЛОВОЗЕРСКОЙ ГЕОХИМИЧЕСКОЙ ПРОВИНЦИИ
НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ПОЧВ И ВАЛОВОГО СОСТАВА ПОЧВООБРАЗУЮЩИХ ПОРОД ГИДРОМОРФНЫХ ЛАНДШАФТОВ ХИБИНО-ЛОВОЗЕРСКОЙ ГЕОХИМИЧЕСКОЙ ПРОВИНЦИИ
Аннотация
В статье приведен анализ химического и морфологического состава почв болотного ряда в краевых и центральных частях Хибинского и Ловозерского массивов. Представлена информация о почвенной дифференциации суммы поглощенных оснований. Определены показатели гидролитической и актуальной кислотности в различных генетических горизонтах торфяно-болотных почв рассматриваемой территории. Обращено внимание на колоссальные концентрации органических веществ в торфяных горизонтах почв гидроморфных ландшафтов центра Кольского полуострова. Приведены сведения о химическом составе почвообразующих и некоторых коренных пород прибрежных болотных почв в приозерных районах и близ устьев рек, впадающих в оз. Сейдъявр, Ловозеро, Умбозеро, Имандра. Отмечено биоиндикационное и агрономическое значение болотных биогеоценозов, их роль в регулировании водного стока. Также отмечена провинциальность в содержании некоторых элементов в почвах и почвообразующих породах гидроморфных ландшафтов. Делается вывод о значительной уникальности низинных болот, формирующихся в условиях Крайнего Севера на нефелиново-сиенитовых щелочных интрузивах.
1. Введение
Хибинские и Ловозерские тундры – территория, отличающаяся большой заболоченностью и, как следствие, обилием гидроморфных ландшафтов. Переувлажненные оглеенные почвы находятся в подчиненных геохимических условиях межгорных низменных пространств. Мощность торфяных и торфянистых горизонтов в почвах рассматриваемой территории, как правило, невелика, что связано с низкой скоростью накопления биомассы и относительной молодостью постледникового развития Кольского полуострова.
Болотные ландшафты играют значительную экологическую роль, регулируя водный баланс региона и аккумулируя значительное количество биодоступной влаги. Физико-химические свойства торфа могут использоваться для биоиндикации. Гидроморфные почвы являются элементом питания грунтовых и поверхностных вод, регулируя сток Хибино-Ловозерской провинции. Различные разновидности торфяных почв занимают львиную долю изучаемого района, играя колоссальную роль в перераспределении вещества в субарктических и северо-таежных ландшафтах европейского Севера. Наконец, гидроморфные ландшафты крайне богаты органикой и биотой, что позволяет использовать их в сельскохозяйственном отношении, например, для выращивания овощей, сбора грибов, ягод и лекарственных растений. Торф – это также неплохое горючее , что особенно важно для районов с суровым климатом Заполярья. При этом гидроморфные почвы Хибино-Ловозерья весьма слабо изучены и мало анализируются в теоретических статьях. Таким образом, избранная автором тема является актуальной и практически значимой. Теоретическое значение рассмотрения данной территории связано с уникальностью ее почвообразующих и коренных пород, представленных элювио-делювием нефелиновых сиенитов, а также близостью района к мощному экономическому, транспортному и военно-стратегическому ядру российского Севера. Изучение особенностей химического состава и некоторых физических свойств почв приозерных районов вышеназванной горной провинции, а также состава пород, на которых они образуются, – это и есть цель данной статьи.
Первые обобщающие сведения о морфологии и строении почв Хибин содержатся в пионерской монографии М.М. Мазыро «Почвы Хибинских тундр», увидевшей свет в 1936 году, на ниве геолого-минералогических экспедиций академика А.Е. Ферсмана . После значительного перерыва, в работе Н.П. Белова и А.В. Барановской «Почвы Мурманской области», напечатанной в 1969 г. , также обращено внимание на некоторые особенности почв подчиненных ландшафтов рассматриваемых нами горных заполярных массивов. Современный анализ состояния болотных почв восточного побережья озера Имандра и отчасти хибинских болотных почв был дан в публикациях работников Кольского научного центра РАН , , . Геохимия тяжелых металлов и алюминия в гидроморфных почвах Хибин и Ловозерских тундр интересовала ученых кафедры геологии и геохимии ландшафта МПГУ , . В нашей статье мы делаем упор на анализ гидроморфных почвенных образований межгорных долин и почв побережий Ловозера, Сейдъявра и Умбозера, что до сих пор в литературе специально не рассматривалось. В этом состоит научная новизна представленной нами информации.
При подготовке статьи автором применялись следующие методы и методики анализа вещества. Для определения суммы поглощенных оснований и гидролитической кислотности использовались стандартные методики рационального химического анализа . Показатель рН определялся потенциометрически на рН-метре ЭКОСТАБ PH133. Количество органического вещества в почвах определялось озолением (по потере при прокаливании) в муфельной печи КО-14, а также с помощью общеизвестной методики определения гумуса по Тюрину. Валовый состав почвообразующих и коренных пород проводился в ЦЛАВ ГЕОХИ им. Вернадского, с помощью рентген-флюоресцентного анализа на приборе PhilipsPW-1600.
2. Основные результаты
Основные массивы вскрытых и описанных автором почв подчиненных ландшафтов относятся к болотным дерново-перегнойным, торфяно-перегнойным оглеенным и торфяно-перегнойным оподзоленным почвам. Данные почвенные разновидности оконтуривают берега крупных озер либо низинные части межгорных долин. Почвы гидроморфных ландшафтов имеют наземный сфагнумово-моховой покров, либо осоково-пушицевый, либо даже мохово-кустарничковый. Ниже представлен пример описания почвенного профиля торфяно-перегнойной почвы, шурф которой вскрыт в прибрежном сегменте Охтокандской губы оз. Имандра, близ железнодорожной станции Питкуль.
Точка 2/21.
Т0 – 0-5 см. Темно-охристо-коричневого цвета, слабо разложившийся опад шикши, осоки черной и багульника.
Т1 – 5-24 см. Светло-охристо-коричневого цвета, переувлажненный рыхлый плохо разложившийся моховой торф.
Т2 – 24-38 см. Темно-коричневого цвета, моховой торф значительной степени гумификации, уплотненный, влажный.
В/С 38-52 см. Темно-коричневого цвета, с отдельными сизыми пятнами, опесчаненный, с включениями валунов и щебня элювио-делювия нефелиновых сиенитов, плотный, ниже переходит в аллювиальный песок с обилием валунов коренных автохтонных пород.
Основные результаты анализа болотных почв Хибин и Ловозерских тундр и их обрамления представлены в таблице 1. Сумма поглощенных оснований гидроморфных почв Хибинского и Ловозерского горно-тундровых массивов весьма велика. Этот показатель варьируется в пределах от 1,7 до 131,7 мг·экв/100 г. Если рассматривать почвенную дифференциацию суммы поглощенных оснований, то она имеет тенденцию к снижению от верхней торфяной части профиля почв до нижней минеральной части. Это связано со свойством органики сорбировать катионы кальция и магния, а органического вещества традиционно больше в верхних почвенных горизонтах; изученные нами почвы в данном аспекте исключения не составляют.
В биогенно-аккумулятивных почвенных образованиях переувлажненных низинных болот имеет место плавное снижение показателя суммы поглощенных оснований с глубиной. В почве, вскрытой на точке 3/21 на приозерной береговой террасе, имеются признаки развития подзолообразовательного процесса, пятна и примазки глинки белесого цвета, в связи с чем показатели суммы поглощенных оснований более контрастны и более резко убывают в нижнем почвенном горизонте. В изученных гидроморфных почвах на вышеназванной территории, наибольшие показатели суммы поглощенных оснований характерны для Ловозерского массива, в сравнении с Хибинским.
Гидролитическая кислотность рассмотренных автором образчиков болотных почв схожа с характером распределения по почвенному профилю суммы поглощенных оснований, и максимальна в верхних горизонтах Т0 и Т1, закономерно снижаясь к почвообразующей и коренной породе (см. табл. 1). Колебания показателя гидролитической кислотности составляют от 16,5-217,3 мг·экв/100 г почвы. Показатель гидролитической кислотности связан с ростом показателя рН в нижних горизонтах, а также с химическим составом почвообразующих и коренных пород, обогащенных соединениями алюминия . Максимальные значения данного почвенного показателя отмечены в образце из горизонта Т2 на точке 3/22, что позволяет нам осторожно предположить, что Ловозерский массив в этом отношении выделяется над Хибинским.
По показателю рН изученные гидроморфные почвы являются сильно-кислыми-нейтральными. Величина рНводн. варьирует от 3,5 до 6,6. Актуальная кислотность болотных почв Хибино-Ловозерской провинции снижается к нижней части почвенного профиля, по мере близости к коренным и почвообразующим породам. Только лишь у торфяно-болотных почв с преобладанием сфагнума в торфяном горизонте отмечается усиление актуальной кислотности с глубиной почвенного профиля. Помимо переувлажненности, большое влияние на величину рНводн. оказывает значительное содержание алюминия в почвообразующих и коренных породах , типоморфного элемента для нефелиново-сиенитовых провинций.
Содержание органического вещества в профиле изучаемых болотных торфяно-перегнойных почв крайне велико, снижаясь вниз по почвенному профилю (см. табл. 1). Экстремумом здесь является показатель 96,5-98,5% от массы почвы, обнаруженный в горизонтах Т1 и Т2 на точке 3/22, в низинном болоте на левом берегу р. Эльморайок, на западной границе природного заказника Сейдъявврь в Ловозерских тундрах. Как мы предполагаем, сфагновый характер местных низинных торфов особенно выделяется концентрацией органического вещества, что в свою очередь связано с процессами минерализации биомассы в гидроморфных почвах нефелиново-сиенитовых провинций.
Таблица 1 - Сумма поглощенных оснований, кислотность и количество органического вещества в гидроморфных почвах оз. Имандра, оз. Ловозеро, оз. Умбозеро и оз. Сейдъявр
№ точки, место пробоотбора, ландшафт | Почва | Горизонт | Сумма поглощенных оснований | Гидролитическая кислотность | рН | ППП, % |
Мг·экв/100 г | водный | |||||
2/21, Охтокандская губа оз. Имандра близ ст. Питкуль, низинное болото | Болотная торфяно-перегнойная | Т0 | 42,5 | 111,7 | 4,8 | 89,0 |
Т1 | 43,6 | 165,8 | 4,6 | 96,0 | ||
Т2 | 27,0 | 109,7 | 5,4 | 94,0 | ||
В/С | 1,7 | 38,5 | 5,7 | 3,6* | ||
3/21, Охтокандская губа оз. Имандра близ ст. Питкуль, приозерная береговая терраса | Пойменная дерново-луговая с признаками оподзоливания | А0 | 52,0 | 29,4 | 5,6 | 38,0 |
Аd | 32,0 | 23,7 | 5,8 | 16,0 | ||
Ат | 19,0 | 28,2 | 6,3 | 21,0 | ||
А1 | 43,0 | 40,0 | 6,6 | 27,0 | ||
В | 19,3 | 16,5 | 6,0 | 13,0 | ||
1/22, Моткегуба оз. Ловозеро, низинное болото на правом берегу устья р. Сейдъяврйок | Болотная торфяно-перегнойная | Т1 | 131,7 | 61,2 | 5,4 | 93,0 |
Т2 | 37,0 | 35,0 | 4,3 | 39,0 | ||
Т3 | 33,0 | 79,4 | 4,5 | 87,0 | ||
2/22, губа Песочная оз. Умбозеро, низинное болото в устье р. Аллуайв | Болотная торфяно-перегнойная | Т1 | 73,0 | 118,4 | 5,4 | 91,0 |
Т2 | 22,3 | 42,6 | 5,1 | 24,5 | ||
В | 15,7 | 33,8 | 5,6 | 0,8* | ||
3/22, оз. Сейдъявр, низинное болото на левом берегу устья р. Эльморайок | Болотная торфяно-перегнойная с пятнами оглеения | Т1 | 90,8 | 135,9 | 4,1 | 96,5 |
Т2 | 5,4 | 217,3 | 3,5 | 98,5 | ||
Вg/С | 4,8 | 32,1 | 4,9 | 2,5* |
Примечание: ППП – потеря при прокаливании; *– определение углерода гумуса по Тюрину
Основные результаты определения валового химического состава почвообразующих и коренных пород Хибин и Ловозерских тундр представлены в таблице 2. Плохо сортированные и несортированные пески по берегам оз. Ловозеро, Умбозеро, Имандра и Сейдъявр имеют схожие концентрации для основной массы определенных химических элементов. В почвообразующих породах концентрации натрия – 1,0-2,3%, магния – 0,4-1,2%, алюминия – 6,6-9,8%, кремния – 24,9-35,3%, фосфора – 0,04-0,56%, калия – 0,9-3,5%, кальция – 0,7-1,8%, титана – 0,1-0,7%, хрома – 0,001-0,01%, марганца – 0,04-0,25%, общего железа – 1,7-4,2% (см. табл. 2). По концентрациям таких макроэлементов как алюминий, кремний, железо можно сказать, что они велики. В то же время содержание фосфора, хрома, марганца, титана сравнительно мало.
В несортированном песке Моткегубы оз. Ловозеро (точка 1/22) отмечены низкие значения таких элементов как калий и натрий. Перемытый песок оз. Сейдъявр на левом борту долины р. Эльморайок (точка 3/22), напротив, характеризуется значительными концентрациями марганца, калия, фосфора. Перемытая морена Охтокандской губы оз. Имандра (точка 2/21) зеркально отражает состав автохтонной коренной породы, богатой щелочноземельными элементами, например, натрием, алюминием и железом. Анализ содержания некоторых химических элементов в коренных породах Хибинско-Ловозерского щелочного плутона (уртит, нефелин, хибинит, луяврит) позволяет выявить их богатство калием, натрием, железом, алюминием.
Таблица 2 - Валовые концентрации некоторых элементов в почвообразующих и коренных породах болотных почв Хибино-Ловозерской провинции
Почвообразующая или коренная порода, № точки | Элементы, % на сухое вещество | ||||||||||
Na | Mg | Al | Si | P | K | Ca | Ti | Cr | Mn | Fe2О3 + FeO | |
Почвообразующие породы | |||||||||||
Перемытая морена Охтокандской губы оз. Имандра, точка 2/21 | 2,3 | 1,2 | 7,1 | 32,8 | 0,05 | 1,2 | 1,8 | 0,2 | 0,010 | 0,05 | 2,3 |
Несортированный песок Охтокандской губы оз. Имандра, точка 3/21 | 1,6 | 1,1 | 6,6 | 35,3 | 0,04 | 0,9 | 1,6 | 0,1 | 0,010 | 0,04 | 1,7 |
Несортированный песок Моткегубы оз. Ловозеро, точка 1/22 | 1,0 | 0,9 | 7,8 | 31,4 | 0,19 | 3,2 | 1,1 | 0,3 | 0,005 | 0,07 | 3,1 |
Перемытый песок оз. Сейдъявр, левый борт р. Эльморайок, точка 3/22 | 2,0 | 0,4 | 9,8 | 24,9 | 0,56 | 3,5 | 0,7 | 0,7 | 0,001 | 0,25 | 4,2 |
Несортированный песок губы Песочная оз. Умбозеро, точка 2/22 | 1,9 | 1,0 | 7,5 | 29,8 | 0,09 | 1,9 | 1,3 | 0,3 | 0,004 | 0,05 | 2,6 |
Коренные породы | |||||||||||
Продукты гипергенеза хибинита | 8,4 | 0,1 | 14,0 | 24,9 | 0,04 | 4,5 | 0,5 | 0,2 | 0,003 | 0,05 | 1,1 |
Продукты гипергенеза луяврита | 6,9 | 0,4 | 7,9 | 25,9 | 0,03 | 4,2 | 1,8 | 0,5 | 0,003 | 0,30 | 6,3 |
Продукты гипергенеза нефелина | 10,7 | 0,2 | 16,8 | 19,4 | 0,04 | 5,3 | 0,4 | 0,1 | 0,001 | 0,03 | 2,4 |
Продукты гипергенеза уртита | 9,2 | 1,3 | 5,1 | 21,7 | 0,08 | 1,0 | 0,9 | 3,7 | 0,003 | 0,65 | 14,2 |
3. Заключение
Подводя итоги данного исследования, отметим, что сумма поглощенных оснований рассмотренных почв гидроморфных ландшафтов высока, и варьирует в пределах от единиц до сотен мг·экв/100 г. От верхних гумусированных горизонтов болотных почв происходит снижение этого показателя вниз по почвенному профилю. В болотных торфяно-перегнойных почвах Хибин сумма поглощенных оснований меньше, в сравнении с аналогичными почвами Ловозерских тундр.
Величина гидролитической кислотности составляет от десятков до двух с лишним сотен мг·экв/100 г почвы. Она также максимальна в верхних горизонтах Т0 и Т1 и закономерно убывает к нижним минеральным частям почвенного профиля. По показателю рНводн. изученные гидроморфные почвы являются сильно-кислыми-нейтральными, причем актуальная кислотность рассмотренных почв Хибино-Ловозерья снижается от верхних органогенных горизонтов к коренным и почвообразующим породам. Количество органического вещества в изученных почвах подчиненных ландшафтов экстремально велико, достигая в торфяных сфагнумовых горизонтах почти 100% почвенной массы . Количество органических веществ снижается сверху в нижнюю часть почвенного профиля.
Почвообразующие породы болотных почв представлены несортированными песками разного генезиса, – моренного, аллювиального, элювиально-делювиального, – и часто являются продуктами выветривания нефелиновых сиенитов. Отметим наличие секторности и провинциальности в содержании некоторых элементов в почвах болот и почвообразующих и коренных пород района полевых работ. Это проявляется, например, в избирательно высоком содержании фосфора, алюминия, железа, калия, хрома, титана, марганца.
Представленные данные позволяют сделать вывод об уникальности гидроморфных почв суббореальных и бореальных ландшафтов, о необходимости их осторожного и вдумчивого использования в хозяйственной деятельности, в духе рационального природопользования и принципа «Не навреди!».