Кумуляция и трансформация подвижных соединений фосфора в почвах Евроарктического региона
Биогеохимические индикаторы состояния почвенно-растительного покрова. Определение содержания подвижного фосфора в почве и его влияния на их плодородие. Оценка экологического состояния и степени антропогенного зафосфачивания арктических территорий.
| Рубрика | Сельское, лесное хозяйство и землепользование |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 05.05.2019 |
| Размер файла | 167,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://allbest.ru
Институт естественных наук и технологий, Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова
(Institute of natural sciences and technologies, M.V. Lomonosov Nothern (Arctic) Federal University)
Кумуляция и трансформация подвижных соединений фосфора в почвах Евроарктического региона
(Cumulation and transformation of moveable phosphorus compounds in the soil of Euro-arctic regions)
Трофимова А.Н. (Trofimova A.N.)
Архангельск, Россия
(Arkhangelsk, Russia )
Вопросам экологического состояния арктических и приарктических территорий последнее десятилетие уделяется особое внимание, учитывая крайнюю уязвимость окружающей природной среды, малую устойчивость экосистем, важную экономическую, социальную и экологическую роль. При этом исследованию почв уделяется особое внимание.
Почвы являются аккумуляторами вредных веществ из атмосферы, сточных вод и бытовых отходов. Биогеохимическим индикатором состояния почвенно-растительного покрова наряду с содержанием в нем техногенных полютантов (нефтепродукты, тяжелые металлы) является и сбалансированное содержание биогенных элементов, таких как азот, калий, фосфор.
Фосфор является одним из важнейших биогенных элементов. Он входит в состав нуклеопротеидов, сахарофосфатов, фосфатидов и других соединений, активно участвует в процессах обмена веществ и синтеза белка, определяет энергетику клетки, влияет на рост растений. Фосфор содержится в почве в различных формах: органической и неорганической, подвижной и неподвижной.
Содержание подвижного фосфора в почве ? одна из важнейших характеристик её плодородия. Подвижными соединениями фосфора принято считать те соединения, которые доступны растениям, т.е. сравнительно быстро могут переходить в почвенный раствор [1].
В качестве объектов химического анализа по определению подвижного фосфора были выбраны почвы: 127 почвенных образцов с 99 пробных площадей (ПП), которые классифицировались по степени техногенно-антропогенной нагрузки на исследованных территориях.
Отбор почвенных образцов с природных территорий проводился согласно ГОСТ 17-4-4-02-84 на местах высадок по ходу следования судна «Профессор Молчанов» в 2012-2013 г в рамках научно-исследовательских экспедиций «Арктический плавучий университет»[2]. Почвенные образцы с техногенных территорий (Пирамида, Баренцбург, Северодвинск и Новодвинск) были представлены лабораторией биогеохимических исследований Института естественных наук и биомедицины. С целью оценки экологического состояния почв Евроарктического региона и степени их антропогенного зафосфачивания на базе лаборатории биогеохимических исследований Института естественных наук и биомедицины С(А)ФУ было определено содержание подвижного фосфора фотометрическим методом Кирсанова согласно ГОСТ 26207-91 [3].
Для определения подвижных трансформационных форм фосфора использовали метод Чирикова [4], основанный на извлечении каждой формы из почвы своим экстрагирующим раствором и последующим определением четырех групп соединений фосфора, проводимых по методу Кирсанова исходя из ГОСТ 26207-91.
Оценка уровня обеспеченности и/или степени загрязнения (зафосфачивания) почв проводилась согласно шкале экологического нормирования подвижных форм фосфора исходя из таблицы 1.
Таблица 1 Шкала экологического нормирования подвижных форм фосфора, P2O5, мг/кг [5]
|
Уровень обеспеченности |
Степень загрязнения (зафосфачивания) |
|||
|
Очень низкий |
< 20 |
Очень низкая |
251-500 |
|
|
Низкий |
26-50 |
Низкая |
501-750 |
|
|
Средний |
51-100 |
Средняя |
751-1000 |
|
|
Повышенный |
101-150 |
Повышенная |
1001-2000 |
|
|
Высокий |
151-250 |
Высокая |
2001-3000 |
|
|
Очень высокий |
251-500 |
Очень высокая |
>3000 |
Среднее содержание подвижного фосфора в почвах Евроарктического региона (рис.1) колеблется от 0,1 до 1006 мг/кг, при этом в техногенных почвах составляет 360 мг/кг, в природных почвах без техногенного воздействия ? 305 мг/кг, в природных почвах с техногенным воздействием ? 304 мг/кг. В целом уровень обеспеченности техногенных почв подвижным фосфором очень высокий (P2O5 > 250 мг/кг), а почвы 35 % ПП уже имеют среднюю степень загрязнения. При этом содержание подвижного фосфора в почвах городов Архангельской промышленной агломерации выше, чем в техногенных почвах Арктического региона. Так в городе Новодвинске содержание подвижного фосфора в поверхностном слое (0-20 см) в среднем составляет 483,59 мг/кг, в Северодвинске ? 316,23 мг/кг, а в техногенных почвах Арктики всего 149 мг/кг. Это обусловлено тем, что в Арктике пробы были отобраны не на селитебных территориях, а на территориях промышленных зон, где нет мощных источников антропогенного загрязнения почв фосфором.
Рисунок 1. Среднее содержание подвижного фосфора в почвах Евроарктического региона, мг/кг
Содержание подвижного фосфора в природных почвах с техногенным и без техногенного воздействия примерно одинаковое. Уровень обеспеченности подвижными формами фосфора этих почв довольно высокий (P2O5 > 250 мг/кг). биогеохимический фосфор экологический почва
При этом 43 % природных почв с техногенным воздействием имеют очень низкую степень зафосфачивания, 33,3 % ? низкую степень загрязнения. 16,7 % природных почв без техногенного воздействия имеют очень низкую степень зафосфачивания, 23,8 % низкую степень загрязнения, что может быть обусловлено как хозяйственной деятельностью человека (метеостанции, жилые помещения), так и поступлением соединений фосфора из сопредельных сред: морской воды и горных пород.
Однако для анализа содержания подвижного фосфора важно знать не только его общее количество, но и в каких формах этот биогенный элемент находится в почвах. В почве подвижный фосфор присутствует в виде как минеральных, так и органических соединений. К минеральным соединениям относятся соли орто - и полифосфорных кислот, к органическим - нуклеиновые кислоты, фосфолипиды и инозитофосфаты (табл. 2).
Таблица 2
Схема извлечения из почв соединений фосфора, по Ф.В. Чирикову
|
Группы соединений |
Экстрагирующие растворы |
Предполагаемые соединения фосфора |
|
|
I |
0,04-0,06 Н Н2СО3 |
Li3PO4, Na3PO4, K3PO4, (NH4)3PO4, CaHPO4 и MgHPO4 ; частично свежеосажденные Ca3(PO4)2 и Mg3(PO4)2 |
|
|
II |
0,5 М СН3СООН рН=2,5 |
Разноосновные фосфаты кальция (CaHPO4 , Ca3(PO4)2, Ca8(HPO4)2(PO4)4?5H2O); частично AlPO4 |
|
|
III |
0,5 М НС1 |
Ca10(PO4)6F2 и Al2(НРО4); Al(H2PO4)3, AlPO4, FePO4, Fe2(HPO4)3, Fe(H2PO4)3, часть фосфорных эфиров |
|
|
IV |
3,0 M NH4OH |
Фосфорорганические соединения (фосфоинозиты, нуклеиновые кислоты, нуклеопротеиды, продукты гидролиза фосфорных эфиров, фосфогумусовые комплексы); AlPO4 и FePO4, оставшиеся неизвлеченными 0,5 М НСl |
При изучении трансформации фосфора в почвах Евроарктического региона были отобраны почвенные образцы с трех ПП, отличающихся по техногенной нагрузке: техногенная почва (ПП 33 г. Баренцбург), природная почва без техногенного воздействия (ПП о. Чамп 1), природная почва с техногенным воздействием (ПП о. Хейса 1).
При выборе ПП учитывалось ранее определенное содержание подвижного фосфора в этих почвах. Оно максимальное среди исследованных почв и составляет 382,07 мг/кг, 509,92 мг/кг, 660,79 мг/кг, соответственно.
Наибольшее содержание самых подвижных форм фосфора (группы I и II - фосфаты щелочных металлов и аммония; разноосновные фосфаты кальция и частично фосфат алюминия.), составляющее около 50 % от общего количества, содержится в почве Баренцбурга, представленной техногенным почво-грунтом (рис. 2).
Рисунок 2. Содержание отдельных групп подвижных соединений фосфора в почвах Арктического региона, %
Это обусловлено тем, что в таких грунтах нет закрепляющих частиц, поэтому с точки зрения зафосфачивания окружающей среды это представляет большую опасность.
В природных почвах, представленных рыхлыми песками, больше всего содержится фосфатов III группы (высокоосновные фосфаты кальция и разноосновные фосфаты алюминия и железа, часть фосфорных эфиров), характеризующихся низкой подвижностью. Отсутствие плодородного гумусового слоя в почвах арктического региона обуславливает низкое (не превышающее 5%) и практически равное содержание органических соединений фосфора (IV группа).
Таким образом, все почвы Евроарктического региона в наибольшей степени зафосфачены соединениями III группы, которые представляют собой группу малоподвижных соединений фосфора, поэтому при оценке зафосфачивания почв Евроарктического региона важно знать не только количественное содержание подвижного фосфора, но их миграционную и трансформационную способность.
Чем больше содержание подвижных форм фосфора I и II групп, тем выше миграционная способность фосфора и больше вероятность зафосфачивания сопредельных природных сред.
Список литературы
1. Васильева, З.В. Учебно-методическое пособие по физиологии растений./З.В. Васильева.-М.:Просвещение,1997,-358с.
2. Комплексная научно-образовательная экспедиция «Арктический плавучий университет - 2012»: материалы научной сессии студентов и аспирантов. Ч.3./ ФГАУ ВПО «Сев.(Аркт.) федер. ун-т им. М.В. Ломоносова», ФГБУ «Сев. упр. По гидрометеорологии и мониторингу окр. среды», Арханг. центр Всерос. обществ. орг. «Рус. геогр. о-во»; [сост. и отв. ред.: проф. Н.М. Бызова]. Арх-ск: Архангельский центр Русского географического общества: Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова, 2012. - 116 с.
3. ГОСТ 26207-91. Почвы. Определение подвижных форм фосфора и калия по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО. - Введ. с
01.07.85. до 01.07.95.- М.: Изд-во стандартов, 1987. - 7 с.
4. Пуховский, А.В. Экспрессный метод определения подвижности почвенных фосфатов //Агрохимический вестник. - 2000. - №6. - С.3234.
5. Попова, Л. Ф. Химическое загрязнение урбоэкосистемы Архангельска. Монография. [Электронный ресурс]: ФГАОУВПО
САФУ, - Режим доступа: http://narfu.ru/university/library/books/1084.pdf (дата обращения 01.04.2014).
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Методика агрохимического обследования. Почвенно-климатические условия. Гумусовое состояние почв. Содержание азота, фосфора, калия, микроэлементов. Кислотность почв. Динамика содержания гумуса, фосфора и калия в почвах пашни по годам обследования.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 25.07.2015Использование биологического азота при расширении площади посева бобовых культур. Общая характеристика ячменя. Оценка динамики изменения содержания в почве подвижного фосфора и обменного калия. Влияние сульфата аммония на урожайность и качество зерна.
дипломная работа [56,3 K], добавлен 25.11.2013Деградация лесов и растительности. Изменение видового состава растений. Функции леса, эксплуатационные и деградированные леса. Изучение состояния растительного и почвенного покрова, исследования почв. Ухудшение плодородия, дефляция и эрозия почв.
реферат [277,9 K], добавлен 20.07.2010Биологические особенности озимой пшеницы. Отзывчивость озимой пшеницы на минеральное питание. Динамика содержания влаги и подвижного фосфора в почве. Экономическая эффективность внесения доз фосфорных удобрений под озимую пшеницу после занятого пара.
дипломная работа [118,2 K], добавлен 06.02.2011Понятие о микроэлементах, присутствующих в организмах, их распределение в тканях и органах, биологическая роль. Преимущества включения кальция и фосфора в рацион питания свиней, расчет их стоимости. Оценка биологической усвояемости микроэлементов.
контрольная работа [42,9 K], добавлен 29.09.2011Металлы в почвах: цинк, железо, марганец. Взаимодействие Zn-P в почве и растениях. Коррекция дефицита цинка и микроудобрения. Агрохимическая характеристика почвы. Способы определения эффективности удобрений. Содержание металлов и фосфора в растениях.
дипломная работа [678,8 K], добавлен 08.05.2011Характер и величина изменения свойств почвы при сельскохозяйственном использовании. Особенности строения профиля почвы на многолетней залежи и пашне. Содержание гумуса и подвижных элементов питания. Наличие подвижного фосфора на пашне в верхних слоях.
статья [19,4 K], добавлен 31.07.2013Характеристика природных условий степной зоны Челябинской области. Рельеф, почвообразующие породы, природная растительность и структура посевных площадей. Оценка экологического состояния почв на основе определения почвенно-экологического индекса.
курсовая работа [148,1 K], добавлен 29.08.2011В программе мониторинга окружающей среды свинец и кадмий отнесены к приоритетным токсическим элементам. Изучение степени подвижности соединений свинца (II) и кадмия (II) в почве и способов снижения их фитотоксичности. Механизмы связывания свинца.
дипломная работа [168,4 K], добавлен 21.02.2011Агроэкологическая оценка почв пашни и определение мероприятий по стабилизации ее состояния (защита от эрозии, окультуривание, улучшение гумусной обработки). Проведение бонитировки сельскохозяйственных территорий и почв с целью планирования урожайности.
курсовая работа [69,2 K], добавлен 13.06.2010Морфологические и биологические особенности ячменя. Обеспеченность почвы подвижными формами азота, фосфора и калия в посеве ячменя. Агрономические показатели эффективности использования минеральных удобрений, подсчет экономической результативности.
дипломная работа [81,6 K], добавлен 14.07.2010Определение степени опасности веществ, загрязняющих почву. Метод определения содержания микроэлементов в почве. Атомно-абсорбционное определение меди в почвенной вытяжке. Методы определения вредных веществ в почве. Применение ионоселективных электродов.
реферат [27,4 K], добавлен 31.08.2015Личинки жесткокрылых и двукрылых насекомых, обитающие в почвах пашни, сенокосов и пастбищ. Особенности личинок почвенных насекомых. Благоприятное действие на структуру и плодородие субстрата роющего и сверлящего образа жизни. Нанесение вреда урожаю.
реферат [777,2 K], добавлен 08.07.2011Изучение способов содержания телят и оценка влияния условий содержания на рост и развитие молодняка крупного рогатого скота. Оценка хозяйственно-финансового состояния СПК "им. Свердлова". Экономическая эффективность условий содержания телят в колхозе.
дипломная работа [237,0 K], добавлен 28.07.2013Общие сведения о хозяйстве: структура земельных угодий, урожайность основных сельскохозяйственных культур. Характеристика факторов почвообразования и плодородия пахотных почв. Расчет возможной урожайности культур по почвенно-климатическим факторам.
курсовая работа [130,5 K], добавлен 06.05.2014Заселение гиф Ophiobolus эубактериями, актиномицетами и грибами в естественных почвах. Антибиотическая активность некоторых особенно продуктивных грибов по отношению к другим грибам. Заражение обитающих на почве насекомых, состав бактерий в почвах.
реферат [293,6 K], добавлен 03.07.2011Анализ методов и механизмов управления земельными ресурсами в Республике Беларусь. Оценка состояния почвенного покрова Витебской области. Программа развития сельскохозяйственных предприятий как основа повышения эффективности землепользования региона.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 22.11.2015Влияние пород, климата, рельефа, растительности на почвообразование. Гранулометрический состав, физические свойства, водный режим пахотных почв. Определение почвенно-экологического индекса. Основные мероприятия для повышения плодородия почв в агрогруппах.
курсовая работа [60,3 K], добавлен 25.05.2012Анализ почвенно-климатических и природных условий естественных кормовых угодий сельскохозяйственного района. Оценка степени увлажнения, состояния растительности и продуктивности пастбищ. Разработка агрокомплексов по созданию сеяных пастбищ и сенокосов.
курсовая работа [77,8 K], добавлен 23.08.2016Свойства засоленных почв, их формирование. Условия аккумуляции солей в почвах. Интенсивность растительного покрова. Источники легкорастворимых солей. Распространение засоленных почв. Выражение засоленных почв в систематике, диагностические горизонты.
реферат [2,1 M], добавлен 30.03.2014
