Химические и биологические свойства торфяных залежей геохимически сопряженных болотных ландшафтов

Рассматриваемый сопряженный ряд БГЦ ландшафтного профиля позволяет рассмотреть геохимические закономерности стока веществ, начиная с автономной части через транзитную до его трансаккумулятивной части, выполняющей роль геохимического барьера (см.

Рассмотрим общетехническую характеристику и химический состав органического вещества (ОВ) торфов, слагающих торфяную залежь деятельных горизонтов БГЦ ландшафтного профиля (табл.18). Оценивая содержание ОВ, важно отметить, что ботаническая принадлежность торфа оказывает существенное влияние на его состав. Так, появление в ботаническом составе пушицы определило увеличение содержания битумов. Если провести сравнительный анализ состава ОВ деятельного и инертного горизонтов, то, прежде всего, заметно отличие по содержанию ГК, легко- и трудногидролизуемых (ЛГ и ТГ) веществ. Процесс гумификации наиболее выражен в инертном горизонте. Именно поэтому, в транзитной и трансаккумулятивной частях ландшафтного профиля отмечается увеличение ЛГ и ТГ в слое 50-100 см (см. табл. 18). Вместе с тем, более высокое содержание ЛГ веществ в зоне разгрузки вод (геохимический барьер ландшафтного профиля) свидетельствует об их частичной миграции в пределах инертного горизонта. Перераспределение водорастворимых соединений в деятельном аэробном горизонте наблюдается по всему ландшафтному профилю с наибольшим содержанием в трансаккумулятивной части ландшафта, что также подтверждает наличие процесса миграции веществ.

Общетехническая и химическая характеристика торфяных залежей биогеоценозов ландшафтного профиля

Примечание: R - степень разложения; А - зольность; ВР - воднорастворимые; ЛГ-легкогидролизуемые; ТГ - трудногидролизуемые; ГК - гуми- новые кислоты; Б - битумы.

Исследования по биогеохимии торфяных болот показали, что торфяная залежь содержит значительные количества элементов, выполняя роль глобального сорбента (табл. 19). Если сравнить степень накопления элементов в торфяных залежах исследуемого ландшафтного профиля со средними фоновыми значениями, полученными нами ранее для торфов олиготрофного ряда [44], то можно отметить следующее: содержание Sm, Вг, Sr, Ва сопоставимо со средним содержанием в западносибирских торфах верхового типа. По содержанию Со, Zn, S^ Cr, Sr, Hg, La, Се отмечается небольшое превышение по сравнению со средними фоновыми концентрациями. Существенно больше в исследуемых торфах содержится Са и Fе. Их фоновые содержания соответственно равны 0.28 и 0.2% и в наибольшей концентрации они содержатся в трансаккумулятивной части ландшафтного профиля. Можно предположить, что миграция элементов осуществляется как в органической, так и в минеральной формах.

Рассмотрим микробиологические условия торфяных залежей БГЦ ландшафтного профиля (табл. 20). Прежде всего, следует отметить достаточно высокую активность микрофлоры при наличии кислой реакции среды. Активная роль микроорганизмов в разрушении сложных ОВ торфа обусловлена особенностями их метаболизма. В микробную клетку могут поступать только относительно простые ОВ. Поэтому микробы разлагают высокомолекулярные соединения торфов вне клетки до уровня простых сахаров, аминокислот, жирных кислот и т. д. Разложение ОВ торфов происходит при участии, главным образом, аммонификаторов, разрушителей безазотистого ОВ, гумусоразрушающих микроорганизмов. Активность последних практически одинакова в деятельном и инертном горизонтах.

Ранее нами отмечалось наличие в основании озерно-болотных отложений исследуемой территории илистой темно-серой гумусированной глины, содержащей раковины пресноводных моллюсков, что оказало влияние на формирование химического состава стратиграфии торфяной залежи, изменило режим водно-минерального питания и привело к формированию залежей, обогащенных минеральными соединениями.

геохимическим барьером стока веществ с заболоченного водосбора р. Ключ, соотношение КАА/МПА свидетельствует о преобладании процессов гумификации над минерализацией. Таким образом, в условиях повышенной концентрации органических и минеральных соединений, привнесенных в трансаккумулятивную часть профиля, происходит биохимический процесс их полимеризации.

Весьма интересным будет также рассмотреть структуру и запасы микробной биомассы в торфяной залежи сопряженных в ландшафте БГЦ. Этот метод в отличие от метода посева позволяет выявить запасы жизнеспособной микробной биомассы. Природная вариабельность численности и концентрации микроорганизмов выявлена по всей глубине торфяной залежи, но более четко она проявляется в деятельном горизонте. Запасы микробной биомассы в изучаемых БГЦ ландшафтного профиля варьируют от 0.18 до 1.42 кг/м2 в метровом слое и мало уступают аналогичным БГЦ европейской территории России, что также свидетельствует о высокой микробиологической активности торфяных залежей олиготрофного ряда. Вместе с тем, запасы микробной биомассы в торфяной залежи осоково-сфагновой топи в 4 раза выше, чем в залежи низкого ряма. Отмечается различие основных компонентов микробной биомассы в деятельном и инертном горизонтах. Если в первых преобладает мицелий грибов (4383%), то в инертных - грибные споры и клетки дрожжей (57-93%). В инертном горизонте больше содержится спор и бактериальных клеток (942%). Таким образом, можно констатировать наличие активных биохимических процессов по всей глубине метровой торфяной залежи, но направление процессов в деятельном и инертном горизонтах различается.

Известно, что свойства торфов, слагающих торфяную залежь, оказывают влияние на формирование гидрохимического состава стока. Следует учитывать, что химический состав болотных вод и далее мигрирующего потока формируются за счет смешивания атмосферных осадков с болотными водами. Состав последних определяется поступлением подвижных соединений из торфяной залежи, прошедшей очередную стадию биохимических превращений.

Работами многих исследователей [16, 35, 36, 39, 61, 90] было показано, что торфяная залежь по биофизическим свойствам делится на 2 горизонта: деятельный и инертный. Вследствие наличия единого водоносного горизонта в торфяной залежи болотного массива, генеральное направление фильтрации воды в деятельном и инертном слоях совпадает с направлением поверхностного стекания. Основной объем болотных вод сбрасывается при снеготаянии по деятельному горизонту в краевые ложбины на границе торфяной залежи с незаболоченной частью водосбора, затаплива-

ет их и образует слабопроточную краевую топь. В летний же период латеральный сток с автономной части болотного массива по деятельному горизонту либо прекращается, либо резко снижается.

Известно, что точное положение границы между активным и инертным горизонтом всегда является до некоторой степени условным. Главным фактором, определяющим интенсивность биохимических процессов в активном горизонте являются, по мнению гидрологов-болотоведов, периодические колебания уровня болотных вод (УБВ) и их амплитуды и, вследствие этого, как считает К.Е.Иванов [39], периодический доступ кислорода из воздуха в толщу органических отложений. Мощность деятельного горизонта принимается равной расстоянию от поверхности болота до среднего многолетнего минимального УБВ, наблюдающегося за теплый период года. Наши исследования показали, что средние минимальные значения УБВ в трансаккумулятивной, транзитной и автономной частях соответственно равны 49, 21 и 11 см. Следовательно, эти глубины можно принять за деятельный горизонт, в котором проходит основной сток болотных вод в реку Ключ.