МИКРОЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ ТОРФОВ БАКЧАРСКОГО БОЛОТА В.              А. Степанова, Н. Г. Коронатова

В статье представлены данные по содержанию микроэлементов в торфах трех болотных экосистем Бакчарского массива: транзитной мезоолиготрофной топи, ряма и переходной между рямом и данной топью экосистемой.

Введение. Известно, что в живых организмах содержатся практически все химические элементы, присутствующие в земной коре, но кларки большинства из них малы. Наиболее изученными являются макроэлементы с содержанием n-10-3 - n-10 %. Микроэлементы, содержание которых составляет менее n-10-3 %, изучены в меньшей степени. При этом до сих пор нет данных о среднем содержании в живых организмах полутора десятков микроэлементов, и еще около 10 из них с достоверностью не обнаружены в живом веществе [1]. Торфяные залежи болот имеют биогенное происхождение, а основными торфообразователями на верховых болотах являются сфагновые мхи. Поэтому торфяные залежи наследуют элементный химический состав растений-тофообразователей, депонируя в себе значительную часть элементов.

Цель данной работы - установить микроэлементный состав разных торфов верховых болот Бакчарского комплекса, а также его изменение в ходе экспериментального разложения торфа.

Объекты и методы. Работа проводилась в болотных экосистемах Бакчарского болотного массива (56 с.ш. 82 в.д.), расположенных в пределах 500 м: транзитной мезоолиготрофной осоково-сфагновой топи (далее «топь»), краевой переходной к ряму пушицево-сфагновой части этой топи (далее «переходная экосистема») и на сосново- кустарничково-сфагновом ряме.

В каждой из данных экосистем был извлечен большой монолит торфа с глубины 40-60 см. Торф перебирался вручную для удаления крупных объектов: корневищ, кусочков древесины и т.п. Затем каждый вид торфа высушивался в сушильном шкафу при температуре 80°С. Для проведения эксперимента по разложению торфа высушенные образцы торфа помещались в капроновые или нейлоновые мешочки с размером ячеи 0,2-0,3 мм по 2 г и закладывались в торфяную залежь на глубину 5-10 см. Каждый вид торфа был помещен в ту болотную экосистему, где был изъят. В переходной экосистеме закладка производилась в мочажинах, в ряме - на кочках. Ботанический состав торфов данных экосистем был следующим:

а)              рям -99 % остатки Sphagnum fuscum, степень разложения 5-10 %;

б)              переходная экосистема - 95 % остатки Sphagnum fallax, степень разложения 10-15 %;

в)              топь - 72 % остатки Sphagnum fallax, 16 % остатки Carex rostrata, степень разложения 15-20 %.

Содержание живых подземных органов сосудистых растений в торфах составило 1-12 %.

Отбор образцов был произведен через год и три месяца после закладки на ряме и переходной экосистеме и через год - в топи. После отбора образцов определялась их степень разложения макроскопическим методом [2]. Изменение массы образцов торфа определялось после высушивания и взвешивания. Определение элементного состава торфов проводилось масс-спектрометрическим методом с индуктивно связанной плазмой на базе лаборатории механизма и транспорта в геологии, Обсерватория Миди-Пириней, Тулуза, Франция. Актуальная кислотность болотных вод, определенная с использованием стеклянного хлор-серебряного электрода, составила 3,8; 4,0 и 4,8 в ряме, переходной экосистеме и топи соответственно.

Результаты и обсуждение. В результате проведения эксперимента по разложению торфа было установлено, что масса торфа на ряме уменьшается на 46 % за год и три месяца. Такое значительное уменьшение массы сопровождалось морфологическими изменениями и увеличением степени разложения отдельных участков торфа до 40-50 % [3]. В переходной экосистеме потери составили 29 % за этот же год и в топи - 10 % за год. При этом в данных экосистемах не наблюдалось морфологических изменений торфа и увеличения его степени разложения. В ходе разложения торфа на ряме были отмечено также увеличение содержания азота и калия, а также увеличение зольности в 1,4 раза. В топи наряду с небольшим увеличением зольности, наблюдалось некоторое увеличение концентрации кальция, магния и железа, но изменение содержания азота, фосфора и калия не произошло.

В табл. 1 представлены результаты анализа на содержание 44 элементов, 13 последних, указанных в таблице, - это биофильные элементы, которые в той или иной степени поглощаются растениями, а биофильность остальных мала, либо не доказана [1].

Состав торфов различался по своему элементному составу, при этом торфа ряма и переходной экосистемы были близки по содержанию микроэлементов, а в торфе топи содержание микроэлементов было в несколько раз выше, чем в торфе соседних экосистем (см. табл. 1). Увеличение содержания микроэлементов в топи, видимо, связано с транзитным характером экосистемы, в нее идет сток воды из окружающих болотных ландшафтов и происходит осаждение многих элементов из болотных вод на сорбционном барьере. После разложения образцов торфа в верхнем 10-см слое торфяного очеса их элементный состав изменился (см. табл. 1).

Уменьшение содержания таких элементов, как марганец и железо в ходе разложении на ряме, возможно, связано с их миграцией в переходную экосистему и транзитную топь, поскольку они подвижны в восстановительной обстановке. В переходной экосистеме эти элементы частично аккумулируются. Повышение содержания их в торфе связано также с разложением органики.

Содержание хрома, циркония и кобальта возрастает в разложенном торфе на ряме и в переходной экосистеме только за счет потери органического вещества при разложении, т.к. они не подвижны в восстановительной среде. Их потери в транзитной топи связаны с выносом с болотными водами за пределы болотного ландшафта.

В целом, на ряме концентрация большинства микроэлементов увеличивается, снижение наблюдалось только для бора, цинка, стронция и марганца, относящихся к элементам с высокой биофильностью. Концентрация мышьяка существенно не изменилась. В переходной экосистеме и топи наблюдалась противоположная картина, и концентрации микроэлементов уменьшились, особенно заметно в топи; в переходной экосистеме концентрации небольшого числа элементов изменились незначительно. В то же время концентрации некоторых элементов увеличились в этих двух экосистемах. Так, содержание стронция и марганца увеличилось в топи и переходной экосистеме, и в трех случаях из четырех - значительно. В переходной экосистеме, так же, как и в ряме, произошло увеличение содержания титана, хрома, рубидия, циркония и цезия, отмечено также увеличение содержания кобальта и цинка, что не наблюдалось в ряме.

Микроэлементный состава торфов и его изменение в ходе эксперимента по разложению торфа,

мкг на г абсолютно сухого торфа

Литература Перельман А. И., Касимов Н.

COMPOSITION OF TRACE ELEMENTS

IN DIFFERENT PEATS OF BAKCHAR MIRE COMPLEX

V. A. Stepanova, N. G. Koronatova

Data on trace elements composition of peats of three mire ecosystems of Bakchar complex (a transit poor fen, a raised bog and a margin ecosystem between the poor fen and theraised bog)are presented in the paper. Concentration of trace elements in the raised bog and the margin ecosystem is lower than in the poor fen. During the peat decomposition the content of the major number of these elements has increased in the raised bog and decreased in the poor fen and the margin ecosystem. The pattern of concentration change for Fe, Mg, Sr and Mn was the vise verse.