Оценка биогеохимического состояния травянистых растений и почв Волжско-Камского заповедника

___________УЧЕНЫЕ ЗАПИСКИ КАЗАНСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

Том 156, кн. 2 Естественные науки

2014

УДК 550.47

ОЦЕНКА

БИОГЕОХИМИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ТРАВЯНИСТЫХ РАСТЕНИЙ И ПОЧВ ВОЛЖСКО-КАМСКОГО ЗАПОВЕДНИКА

М.Ш. Сибгатуллина, А.Б. Александрова, Д.В. Иванов, В.С. Валиев

Аннотация

Представлены результаты сопряженного анализа микроэлементного состава (Mn, Fe, Zn, Cu, Ni, Cr, Co, Cd, Pb) гумусового горизонта дерново-подзолистых почв и доминирующих видов растений травянисто-кустарничкового яруса лесных фитоценозов Раиф-ского участка Волжско-Камского государственного природного биосферного заповедника, которые предлагается рассматривать как фоновые. Выявлена тесная связь между литологическими особенностями почв и избирательностью накопления микроэлементов травянистыми растениями. Установлено, что наибольшая биогеохимическая активность свойственна растениям, произрастающим на почвах, сформированных эоловыми почвообразующими отложениями.

Ключевые слова: микроэлементы, фоновый геохимический мониторинг, ВолжскоКамский биосферный заповедник.

Введение

Глобальные масштабы антропогенного загрязнения биосферы нарушают естественные биогеохимические циклы элементов, что приводит к смещению биогеохимического равновесия в системе почва - растение. Содержание и распределение микроэлементов (МЭ) в почвах и растительности рассматриваются как один из диагностических показателей, характеризующих эколого-геохимическое состояние фоновых территорий. Особо актуальны такого рода исследования при осуществлении фонового геохимического мониторинга в границах биосферных заповедников. Биосферный заповедник - особо охраняемый природный участок, практически не испытывающий локальных воздействий преобразованных человеком окружающих ландшафтов [1]. Почвы заповедников в наибольшей степени сохранили естественное строение профиля, естественный ход почвообразовательных процессов и круговорота веществ, следовательно, их территорию можно рассматривать как эталон биогеохимических циклов МЭ в системе почва - растение. Целью настоящего исследования было выявление биогеохимических особенностей травянистых растений и дерново-подзолистых почв Раифского участка Волжско-Камского государственного природного биосферного заповедника (ВКГПБЗ).

87

88

М.Ш. СИБГАТУЛЛИНА и др.

Материал и методы

Раифский участок ВКГПБЗ (55° с.ш., 48° в.д.) расположен на южной границе подтаежных елово-широколиственных лесов. Наиболее распространенными и важнейшими растительными формациями на его территории являются формации сосновых лесов и липовых насаждений [2]. Исследования проводили в сосняках, ельниках, березняках и липняках в кварталах 48а, 49а, 50а, 67а, 82, 87а, 88, 106а, 130, 131. Материалом для работы послужили дерново-подзолистые почвы и произрастающие на них 12 наиболее распространенных видов растений травянисто-кустарничкового яруса: пролесник многолетний Mercurialis perennis L., сныть обыкновенная Aegopodium podagraria L., осока волосистая Carex pilosa Scop., копытень европейский Asarum europaeum L., щитовник мужской Dryopteris filix-mas (L.) Schott., черника Vaccinium myrtillus L., ландыш майский Convallaria majalis L., орляк обыкновенный Pteridium aquilinum (L.) Kuhn., костяника Rubus saxatilis L., кочедыжник женский Athirium filix-femina (L.) Roth, мхи Sphagnum L. и Pleurozium Mitt. Номенклатура латинских видов растений дана по [3]. Биологическая повторность в одной пробе - 3-20 экз. Всего проанализировано 35 проб растений и 31 образец почв из корнеобитаемого слоя. Растения разделяли на отдельные органы - подземные (корни, корневища), листья, стебли. Подземные органы тщательно отмывали от частиц почвы сначала водопроводной, затем дистиллированной водой. Растения высушивали до воздушно-сухого состояния, измельчали в лабораторной мельнице, навески сухого материала озоляли в муфельной печи при температуре 500 °С [4]. В почве определяли рН водной вытяжки, гранулометрический состав (ГМС), содержание гумуса, содержание валовых и подвижных форм МЭ, извлекаемых 5 М азотной кислотой и ацетатно-аммонийным буферным раствором с pH 4.8, соответственно [5, 6]. Концентрации Mn, Fe, Zn, Cu, Cr, Co, Ni, Cd, Pb определяли атомно-абсорбционным методом на спектрофотометре Aanalyst 400 фирмы Perkin Elmer.

Статистическую обработку данных проводили на базе пакета Statistica 8.0. В качестве критериев сравнения средних между двумя группами сравниваемых показателей использовали критерий Манна - Уитни, а между тремя и более -критерий Краскела - Уоллиса. Для описания распределения переменных в работе использовались медиана и интерквартильный размах.

Результаты и их обсуждение

Преобладающим типом почв на территории Раифского участка ВКГПБЗ являются дерново-подзолистые почвы разной степени оподзоленности, сформированные на эоловых и аллювиально-делювиальных почвообразующих отложениях. На дерново-подзолистых почвах, приуроченных к эоловым отложениям, преимущественно развиты хвойные леса, а на аллювиально-делювиальных отложениях - хвойно-широколиственные.

Дерново-подзолистые почвы на аллювиально-делювиальных отложениях характеризуются слабокислой реакцией среды (рН 5.8 ± 0.1) и большей гуму-сированностью верхних горизонтов (3.7 ± 0.3%), а почвы на эоловых отложениях - кислой реакцией среды (рН 4.7 ± 0.2) при содержании гумуса 2.6 ± 0.2%.

ОЦЕНКА БИОГЕОХИМИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ...

89

Табл. 1

Вариационно-статистические показатели МЭ состава дерново-подзолистых почв ВКГПБЗ, мг/кг

МЭ Форма Кларк в почвах мира [7] Региональный фон [8] M ± m Me 25Q 75Q а V, %

Mn В 850 449 448 ± 45 603 78 637 265 59

П 35 116 ± 13 120 38.2 148 74 64

Fe В 38000 8259 3409 ± 289 3150 1945 4753 1709 50

П 25 767 ± 352 66 36.2 116 2082 271

Zn В 50 37 29.23 ± 4.16 23.96 6.42 40.80 24.63 84

П 3.7 8.18 ± 2.05 3.83 1.46 8.03 12.12 148

Cu В 20 5.6 5.20 ± 0.51 4.92 2.82 7.98 3.04 58

П 0.2 1.19 ± 0.30 0.46 0.16 0.68 1.76 148

Co В 8 5.9 4.64 ± 0.38 4.15 2.16 6.74 2.23 48

П 0.1 1.61 ± 0.04 1.65 1.45 1.83 0.24 15

Ni В 40 17.5 6.71 ± 0.86 7.01 2.54 10.29 5.06 75

П 0.9 1.95 ± 0.64 0.66 0.26 1.34 3.78 194

Pb В 10 15.3 5.87 ± 0.79 4.72 2.71 8.42 4.31 73

П 0.8 2.01 ± 0.29 1.76 1.39 2.27 1.22 61

Cd В 0.5 0.6 0.26 ± 0.04 0.20 0.08 0.40 0.20 77

П 0.1 0.12 ± 0.02 0.08 0.05 0.18 0.09 75

Cr В 200 44 5.12 ± 0.44 5.70 2.25 7.17 2.59 50

П 0.4 0.20 ± 0.02 0.17 0.10 0.20 0.10 52

Примечание. М- среднее арифметическое; m - ошибка среднего; Ме - медиана; а - среднеквадратическое отклонение; V - коэффициент вариации; 25Q - нижний квартиль; 75Q - верхний квартиль; В - валовая форма МЭ; П - подвижная форма МЭ.

Вариационно-статистические показатели МЭ состава дерново-подзолистых почв ВКГПБЗ приведены в табл. 1. Содержание МЭ в почвах заповедника значительно ниже кларков в почвах мира по А.П. Виноградову [7]. Сопоставление МЭ состава почв с региональным фоном МЭ для дерново-подзолистых почв Республики Татарстан (РТ) [8] позволило установить, что содержание валовых форм Mn в почвах заповедника характеризуется повышенным фоном, содержание остальных МЭ - значительно ниже регионального фона. При этом содержание подвижных форм Mn, Fe, Cu, Co в почвах заповедника оказалось выше регионального фона, содержание Cr, Ni, Pb ниже, содержание Zn и Cd соответствует региональным фоновым концентрациям.

Содержания валовых и подвижных форм МЭ в дерново-подзолистых почвах двух разновидностей (табл. 2) значительно варьируют, что в основном обусловлено различиями гранулометрического состава. Дерново-подзолистые почвы, сформированные на аллювиально-делювиальных отложениях, характеризуются легкосуглинистым гранулометрическим составом: содержание фракций < 0.01 мм в верхнем горизонте почв составляет в среднем 24.4%. Дерново-подзолистые почвы на эоловых отложениях преимущественно супесчаные и песчаные: содержание фракций < 0.01 мм в верхнем горизонте составляет в среднем 10.5%.

90

М.Ш. СИБГАТУЛЛИНА и др.

Табл. 2

Содержание МЭ в корнеобитаемом слое дерново-подзолистых почв ВКГПБЗ на разных почвообразующих отложениях, мг/кг

Почвообразующие породы Mn Fe Zn Cu Co Ni Cd Pb Cr

Валовые формы

Эоловые 63 1887 7.5 2.4 2.0 2.0 0.15 3.5 2.3

Аллювиально- делювиальные 613 4670 39.6 5.7 6.3 7.8 0.24 6.3 5.7

Подвижные формы

Эоловые 38 78 1.5 0.3 1.5 0.3 0.04 1.8 0.19

Аллювиально- делювиальные 127 55 6.3 0.5 1.8 0.8 0.13 1.8 0.15

Доля подвижных форм от валовых, %

Эоловые 46 4 28 20 90 24 21 65 7

Аллювиально- делювиальные 21 2 16 9 22 9 57 31 3

Содержания валовых форм МЭ, а также подвижных форм Mn, Zn, Ni, Cd и ^ значительно выше (p < 0.05) в почвах на аллювиально-делювиальных отложениях по сравнению с почвами на эоловых отложениях вследствие их более высокой сорбционной емкости. С утяжелением гранулометрического состава концентрации валовых форм Zn, Cu, Co приближаются к региональному фону.

Общеизвестно, что мобильный фонд МЭ в почвах тесно связан с их гранулометрическим составом и гумусированностью: в песчаных и супесчаных почвах он наименьший. Наибольшая подвижность, определяющая доступную для поглощения растениями часть МЭ, в почвах на эоловых отложениях обнаружена у ^. В почвах на эоловых отложениях подвижными МЭ также являются Mn и Pb, на аллювиально-делювиальных отложениях - Cd. Различия в степени подвижности МЭ в почвах на эоловых и аллювиально-делювиальных отложениях значимы только для Mn, Fe и Pb (p < 0.05). Корреляционный анализ показал, что с увеличением в почвах валовых форм Mn, Zn, Ni, Cd, Cu содержание их подвижных форм также увеличивается (r = 0.4-0.7, p < 0.05).

В результате оценки уровня обеспеченности почв доступными формами МЭ для растений по шкале, предложенной А.И. Обуховым [10], установлено, что дерново-подзолистые почвы заповедника отличаются низкой обеспеченностью подвижными формами Cu, средней обеспеченностью - Ni, Cd, высокой обеспеченностью - Pb. Согласно данной шкале содержание подвижного Zn в почвах на эоловых отложениях отличается низкой обеспеченностью, в почвах на аллювиально-делювиальных отложениях - высокой. Сравнение значений содержания валовых форм нормируемых элементов (Zn, Cu, Ni, Pb, Cd) в почвах с гигиеническими нормативами не выявило превышений ОДК [11]. При этом сравнение содержания подвижных форм исследованных МЭ в почвах с гигиеническими нормативами [12] выявило двукратное превышение подвижных форм Mn в почвах на аллювиально-делювиальных отложениях. Исследованиями почв РТ [9] также было установлено содержание подвижных форм Mn в почве на уровне слабого загрязнения. Вследствие вышеупомянутого повышенного

ОЦЕНКА БИОГЕОХИМИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ...

91

регионального фона Mn в почвах РТ можно утверждать, что высокое содержание подвижных форм Mn в почвах заповедника также является региональной почвенно-геохимической особенностью.

Анализ концентраций Mn, Fe, Zn, Cu, Co, Cr, Ni, Cd, Pb в фитомассе растений показал, что содержание всех МЭ варьирует в пределах мировых кларков [13, 14] (мг/кг): Fe (129) > Mn (127) > Zn (30) > Cu (4.55) > Ni (1.96) > Pb (1.31) > Cr (0.38) > Co (0.29) > Cd (0.21). Следует отметить близость содержания Cu и Zn в растительности к нижней границе диапазона нормальных для произрастания растений концентраций, обусловленной низкой обеспеченностью исследованных почв их мобильными формами.

Видовая и таксономическая принадлежность растений является одним из факторов, определяющих избирательность аккумуляции химических элементов (табл. 3). Исследованные виды принадлежат к трем таксономическим отрядам -мохообразным, папоротникообразным и цветковым (покрытосеменным), в связи с морфофизиологической спецификой которых наблюдается и значительная вариабельность содержания в них МЭ.

В группе цветковых растений максимальным содержанием Mn отличаются растения черники, наименьшим - пролесник. Черника аккумулирует Fe в значительно меньших количествах, чем группа неморальных видов - осока, пролесник, сныть. Максимальное содержание Zn свойственно для пролесника и костяники, а минимальное - для черники. В растениях осоки и черники содержание Cd обнаружено в наименьших количествах, а максимальное - у пролесника, копытня и ландыша. Максимальное содержание Cu выявлено у черники и ландыша, минимальное - у сныти. Максимальное содержание Ni обнаружено в растениях пролесника, а минимальное - в растениях черники. Максимальным содержанием Pb отличается костяника, а минимальным - осока.

Следует отметить, что содержание Mn и Cd в исследованных растениях папоротникообразных оказалось минимальным. Содержание Cr в растениях незначительно варьирует в пределах среднего арифметического значения. Максимальное содержание Со среди изученных видов характерно для ландыша, а минимальное - для орляка.

Известно, что Mn обычно концентрируют растения, содержащие в значительном количестве таниды и алколоидоносы [15]. К таким растениям относится черника, листья которой богаты танидами (18-20%) [16]. Высоким содержанием Mn кроме черники отличаются и растения костяники.

Мхи Pleurozium и Sphagnum по сравнению с сосудистыми растениями отличаются более высокими концентрациями Fe, Mn и Pb. В фитомассе Pleurozium было обнаружено самое высокое содержание Mn и Cr, в растениях Sphagnum - Co.

Хорошая способность бриофитов к аккумуляции МЭ объясняется высокой активностью катионного обмена в их талломах, а также рядом морфологических особенностей, обеспечивающих депонирование элементов внутри таллома и их слабое выведение [17].

Известно, что различия в содержании химических элементов отмечаются не только в растениях разных видов, но и в различных органах. Органоспецифичность распределения МЭ определяется особенностями физиологии различных

Табл. 3

Содержание МЭ (М ± т) в растениях напочвенного покрова ВКГПБЗ, мг/кг сухой массы

Вид N А,% Мп Fe Zn Си Со Ni РЬ Cd Сг

Пролесник многолетний 5 11.6 ± 0.2 83 ± 10 145 ±8 80 ±27 4.8 ±0.5 0.28 ±0.08 4.6 ± 1.6 2.1 ±0.6 0.42 ±0.18 0.45 ±0.12

Осока волосистая 3 7.4 ±0.8 239 ± 75 190 ±43 21 ±3 2.5 ±0.5 0.51 ±0.10 2.6 ±0.5 0.9 ±0.2 0.14 ±0.06 0.45 ± 0.25

Сныть обыкновенная 6 13.2 ± 1.4 135 ± 18 142 ±11 40 ± 14 4.4 ±0.7 0.40 ±0.10 2.1 ±0.6 1.1 ±0.1 0.21 ±0.05 0.54 ±0.09

Копытень европейский 5 12.2 ±0.5 132 ± 16 122 ±4 35 ± 11 6.3 ±0.9 0.38 ± 0.13 3.6 ±0.7 1.6 ±0.3 0.37 ±0.05 0.48 ±0.19

Черника 3 2.5 ±0.1 358 ±50 66 ±4 15 ±3 9.1 ±0.7 0.28 ±0.06 1.0 ±0.2 2.1 ±0.6 0.14 ±0.06 0.24 ± 0.08

Костяника 1 3.8 305 114 84 7.3 0.21 3.5 2.8 0.28 0.21

Ландыш майский 3 7.5 ±0.9 202 ± 46 149 ±15 46 ±7 10.6 ±1.3 0.71 ±0.42 2.0 ±0.3 2.0 ±0.5 0.36 ±0.01 0.45 ±0.10

Орляк обыкновенный 2 5.1 ±0.5 30 ±5 104 ± 10 10 ±0.2 5.2 ±0.6 0.16 ± 0.11 5.9 ±1.1 1.3 ±0.7 0.04 ± 0.02 0.37 ±0.05

Щитовник мужской 4 6.9 ±0.4 42 ±7 115 ± 6 56 ± 10 4.0 ±0.4 0.25 ±0.01 2.4 ±0.9 0.5 ±0.2 0.07 ±0.003 0.35 ±0.11

Кочедыжник женский 1 5.7 45 142 28 3.9 0.28 1.4 0.9 0.09 0.20

Pleurozium 1 3.8 423 316 24 3.7 0.29 1.0 2.5 0.06 0.79

Sphagnum 1 4.4 190 669 33 3.1 3.36 1.5 4.9 0.10 -

Примечание. Прочерк означает концентрации ниже пределов обнаружения; А - зольность.

Табл. 4

Распределение МЭ по органам травянистых растений ВКГПБЗ (М ± т), мг/кг сухой массы

Орган N А,% Мп Fe Zn Си Со Ni РЬ Cd Сг

Лист 26 11 ±0.9 183 ±22 120 ±8 40 ± 10 6.6 ±0.7 0.34 ±0.05 1.6 ±0.2 1.9 ±0.2 0.22 ± 0.04 0.36 ±0.05

Стебель 9 8 ± 1.6 162 ± 50 99 ±21 47 ± 11 5.8 ±0.7 0.17 ± 0.03 2.0 ±0.4 1.7 ±0.4 0.38 ± 0.15 0.27 ±0.06

Корень 25 6.8 ±0.6 193 ±19 181 ± 15 53 ±11 5.8 ±0.6 0.50 ± 0.11 4.4 ±0.9 1.6 ±0.3 0.36 ±0.04 0.62 ±0.09

Папоротники

Вайи 7 7.2 ±0.5 31 ±5 84 ±8 20 ±3 5.5 ±0.6 0.17 ±0.04 5.0 ±1.8 0.6 ±0.1 0.09 ±0.02 0.35 ±0.07

Корневище 7 5.2 ±0.4 49 ±6 149 ±11 58 ±20 3.3 ±0.3 0.35 ±0.07 2.1 ±0.3 1.1 ±0.4 0.04 ±0.01 0.34 ±0.07

М.Ш, СИБГАТУЛЛИНА и др.

ОЦЕНКА БИОГЕОХИМИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ...

93

частей растений и функциями МЭ, выполняемыми в растительном организме. Анализ распределения МЭ по органам растений проводили отдельно для цветковых растений и папоротников (табл. 4).

По приведенным в табл. 4 данным не обнаруживается резких различий в содержании Mn, Fe, Zn, Pb, Cu в органах исследованных растений. Pb и Zn у цветковых растений почти в равной степени накапливаются как в надземных органах, так и в корневой системе. У папоротников содержание Pb в корневой системе примерно в 2 раза выше, чем в вайях, а распределение Cr равномерно. Наиболее заметная разница в распределении МЭ по органам наблюдается для Ni у цветковых растений и для Fe, Zn, Ni, Cd, Pb, Co у папоротников. Однако статистически значимые различия (р < 0.05) в распределении МЭ по органам растений выявлены лишь для Fe, Ni, Cd, Co у цветковых растений и для Fe, Co, Cu -у папоротников. Исходя из представлений Д.А. Сабинина [18], распределение Ni, Cu, Cd у папоротников носит базипетальный характер, а содержание Mn, Fe, Zn, Pb и Cu - акропетальный. Fe, Ni, Co у цветковых растений накапливаются по акропетальному типу, а Cd - по базипетальному.

Универсальными показателями интенсивности биологического поглощения элементов в ландшафтах являются коэффициенты и ряды биологического поглощения [19]. Коэффициент биологического поглощения (КБП) рассчитывается как отношение содержания элемента в золе растений к содержанию элемента в горной породе или почве, на которых произрастают данные растения [20]. Принимая во внимание тот факт, что одним из определяющих элементный состав растений факторов является содержание в почве доступных для поглощения корнями форм МЭ, в работе также рассчитывался индекс аккумуляции (IA), представляющий собой отношение концентрации МЭ в воздушно-сухой массе растений к концентрации их подвижных форм в почве [21].

КБП и IA отражают видоспецифичность и избирательность поглощения МЭ растениями. При этом КБП, рассчитываемый на золу и валовое содержание в почве, отражает в большей степени потенциальную интенсивность поглощения, обусловленную систематическим положением растений и общим содержанием МЭ в почвах, не учитывая долю их доступных форм. Индекс IA, рассчитываемый на сухую массу растений и содержание подвижных форм МЭ в почвах, учитывает физиолого-биохимические функции МЭ и конкретные почвенно-геохимические условия, и, соответственно, будет отражать актуальную интенсивность поглощения. Следовательно, ряды биологического поглощения МЭ, рассчитанные по КБП и IA, не будут одинаковыми.

Для количественного выражения общей способности вида к концентрации МЭ рассчитывали биогеохимическую активность вида (БХА), представляющую собой суммарную величину, получающуюся при сложении КБП отдельных МЭ [19]. Величина БХА зависит главным образом от количества и состава МЭ, наиболее энергично поглощаемых растениями, в меньшей степени - от элементов, которые слабо захватываются ими. Поскольку БХА рассчитывается на золу растений и в большей степени характеризует видоспецифичность растений, был также проведен расчет БХА по IA (БХА2), которая отражает реальную картину миграции МЭ в растения с учетом уровня обеспеченности ими почвы.

Результаты расчетов биогеохимических показателей приведены в табл. 5.

94

М.Ш. СИБГАТУЛЛИНА и др.

Табл. 5

Биогеохимические показатели (БП) интенсивности поглощения МЭ растениями и их межорганного распределения

Вид БП Mn Fe Zn Cu Co Ni Pb Cd Cr БХА бха2

Пролесник многолетний КБП 1.3 0.3 12 7.1 0.1 3.3 5.7 9.4 0.4 132 74

Ia 0.7 2.7 11 22 0.9 7.5 3.4 1.8 0.06

AK 2.8 1.7 0.7 0.8 1.8 3.6 0.6 0.7 3.2

Осока волосистая КБП 5.7 0.6 7.4 6.1 0.3 6.2 1.7 6.4 0.6 32 39

Ia 2.2 15 8.1 6.4 - 4.4 - 2.1 0.04

AK 1.5 1.8 1.1 1.1 1.0 1.5 0.8 2.4 1.2

Сныть обыкновенная КБП 2.2 0.4 8.6 7.2 0.2 3.5 1.2 11 0.8 47 29

Ia 1.0 1.5 4.3 5.1 0.7 3.5 0.7 1.4 0.10

AK 1.6 1.9 1.1 1.2 2.0 3.9 0.8 3.5 3.2

Копытень европейский КБП 1.7 0.2 9.9 8.6 0.2 4.6 2.7 14 0.5 49 41

Ia 0.8 2.0 4.5 15 0.5 4.4 0.7 3.3 0.08

AK 0.9 1.3 0.8 0.7 0.7 0.6 0.8 1.8 1.5

Черника КБП 865 1.8 257 109 6.4 23 101 72 3.1 1566 92

Ia 14 0.8 11 38 0.7 5.4 0.7 4.5 0.07

AK 0.9 1.2 0.5 0.7 1.5 2.1 2.2 0.8 0.7

Костяника КБП 110 2.2 329 114 2.2 88 101 59 2.1 707 305

Ia 8.0 1.5 52 184 1.4 44 1.4 14 0.03

AK 0.8 1.9 3.5 1.1 2.1 2.2 2.0 1.4 1.0

Ландыш майский КБП 40 1.1 94 85 3.5 12 39 30 3.3 355 90

Ia 5.1 1.6 25 23 5.8 9.6 2.2 6.1 0.15

AK 0.9 3.0 1.8 1.4 7.5 3.1 2.4 0.8 3.8

Орляк обыкновенный КБП 80 3.5 88 145 2.8 239 101 9.5 3.0 566 95

Ia 5.3 6.6 18 28 0.3 35 1.2 2.5 0.23

AK 1.2 1.6 0.5 0.7 2.2 0.2 7.1 1.7 1.0

Щитовник мужской КБП 1.0 0.4 17 7.6 0.2 3.6 1.4 2.3 0.8 34 44

Ia 0.2 1.9 6.6 28 1.0 3.5 0.5 0.6 0.05

AK 1.4 1.6 5.3 0.5 1.8 0.9 1.4 0.3 1.3

Кочедыжник женский КБП 1.4 0.5 8.4 5.7 0.3 1.4 2.7 2.1 0.4 23 3

Ia 0.2 0.04 1.1 0.7 0.1 0.1 - 0.3 0.06

AK 2.8 1.8 0.7 0.4 - 1.3 0.5 0.2 0.8

Pleurozium КБП 879 12.6 317 113 6.9 85 101 38 4.8 1457 166

Ia 77 34 44 - - 7.3 - - 4.16

Sphagnum КБП 216 7.9 521 16 28 13 347 101 101 1149 42

Ia 7.1 0.7 25 - 5.3 0.6 - 2.5 -

Для выявления особенностей распределения МЭ по органам растений был рассчитан акропетальный коэффициент (АК) как отношение содержания МЭ в корневой системе к содержанию его в надземной фитомассе.

Значительная вариабельность КБП свидетельствует о видоспецифичности избирательности накопления МЭ растениями. Так, например, в почвенно-геохимических условиях заповедника растения пролесника, осоки, костяники, ландыша, папоротники щитовник и кочедыжник имеют большее сродство к Zn, а растения сныти, копытня - к Cd, папоротник орляк - к Ni. В соответствии с классификацией А.И. Перельмана [9] при КБП > 1 элементы накапливаются в растениях, а при КБП<1 только захватываются. Следовательно, растения с КБП > 1 можно

ОЦЕНКА БИОГЕОХИМИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ...

95

отнести к концентраторам, а с КБП < 1 - деконцентраторам. На основании этого растения черники, костяники, мхи рода Pleurozium и Sphagnum были отнесены к интенсивным концентраторам (КБП > 100) Mn, Zn, Pb, Cu, растения орляка -к концентраторам Ni, Pb, Cu.

В связи с недостаточной обеспеченностью дерново-подзолистых почв заповедника доступными для поглощения корней формами Cu большинство исследованных видов сосудистых растений, за исключением орляка и осоки, энергично накапливает Cu. Второе место в ряду биологического поглощения по IA преимущественно занимает Zn.

Видоспецифичность проявляется и в распределении МЭ между надземными органами и корневой системой (табл. 5). Так, в растениях копытня распределение всех МЭ, за исключением Fe, Cd и Cr, носит базипетальный характер. В растениях костяники базипетальное распределение свойственно только для Mn. Накопление Mn, Zn, Cd, Cr, Cu в растениях черники происходит по базипетальному типу. В растениях осоки и сныти базипетальный тип аккумуляции наблюдается только для Pb.

Среди исследованных растений наибольшая БХА свойственна чернике и мхам (табл. 5). Наименьшая БХА характерна для папоротников, произрастающих в хвойно-широколиственных лесах, осоки, сныти и копытня. Папоротники, как эвлюционно более древняя систематическая группа, являются менее требовательными к уровню обеспеченности почв МЭ. По величине БХА исследованные виды сосудистых растений формируют следующий ряд: черника > костяника > орляк > ландыш > пролесник > копытень > сныть > щитовник > осока > кочедыжник. По величине БХА2: костяника > орляк > черника > ландыш > пролесник > щитовник > копытень > осока > сныть > кочедыжник. Данные по БХА2 позволяют определить наиболее требовательные и чувствительные к уровню обеспеченности почв МЭ виды травянисто-кустарничкового яруса в конкретных почвенно-геохимических условиях. Например, несмотря на высокую концентрационную способность растений черники в отношении некоторых МЭ, обусловленную видоспецифичностью, в почвенно-геохимических условиях заповедника она оказалась менее чувствительна к недостатку подвижных форм некоторых МЭ в сравнении с костяникой.

Содержание МЭ в растениях и их биогеохимическое состояние анализировали с учетом литологических особенностей дерново-подзолистых почв (табл. 6).

Наиболее значимые различия в содержании МЭ в травянистых растениях на почвах, сформированных на разных типах отложений, наблюдаются для биофильных МЭ - Mn, Fe, Cu, Zn. Содержание Mn и Cu в растениях на дерново-подзолистых почвах, приуроченных к эоловым отложениям, оказалось выше (р < 0.05), чем в растениях на почвах, сформированных аллювиально-делювиальными отложениями. Данный факт обусловлен значительно большей долей доступных форм МЭ в почвах, сформированных на эоловых отложениях (табл. 2) вследствие повышенной кислотности среды и более легкого ГМС. Корреляционный анализ показал, что с увеличением кислотности содержание Mn (r = -0.49) и Cu (r = -0.52) в растениях увеличивается, содержание Fe (r = 0.55), напротив, уменьшается. Содержание Fe и Zn оказалось выше (р < 0.05) в растениях на почвах, сформированных на аллювиально-делювиальных отложениях, чем на эоловых.

96

М.Ш. СИБГАТУЛЛИНА и др.

Табл. 6

Биогеохимическое состояние травянистой растительности ВКГПБЗ в зависимости от литологических особенностей почвообразующих пород

Почвообразующие породы Mn Fe Zn Cu Co Ni Cd Pb Cr

Растения, мг/кг

Эоловые 197 106 18 7.7 0.3 1.8 0.2 1.6 0.3

Аллювиально- делювиальные 100 131 35 4.1 0.3 2.2 0.2 1.1 0.4

Коэффициент биологического поглощения

Эоловые 46 1.8 88 97 2.6 23 36 39 2.3

Аллювиально- делювиальные 1.5 0.3 12 7.5 0.2 3.3 8 1.7 0.6

Индекс аккумуляции

Эоловые 5.2 1.4 18 21 0.8 7.5 4.0 1.2 0.1

Аллювиально- делювиальные 0.7 2.3 5.2 6.4 0.7 4.4 1.5 0.7 0.1

Акропетальный коэффициент

Эоловые 1.0 1.4 0.8 1.1 1.9 2.0 1.2 2.1 1.3

Аллювиально- делювиальные 1.6 1.7 1.1 0.8 1.8 1.5 1.6 0.7 1.7

В содержании остальных МЭ в растительности почв на разных почвообразующих отложениях значительных различий не обнаружено.

На почвах, сформированных эоловыми отложениями, все МЭ имеют тенденцию к накоплению в растениях. По величине КБП (табл. 6) Mn, Cu, Cd, Pb, Ni в дерново-подзолистых почвах на эоловых отложениях отнесены к элементам энергичного накопления (КБП > 10п), а в дерново-подзолистых почвах на аллювиально-делювиальных отложениях - к элементам сильного накопления (п < КБП < 10n). Zn относится к элементам энергичного накопления на почвах, сформированных как эоловыми, так и аллювиально-делювиальными отложениями, однако интенсивность накопления Zn на эоловых отложениях значительно выше, поскольку доля его подвижных форм в этих почвах выше (табл. 2). Cr, Co и Fe в дерново-подзолистых почвах на аллювиально-делювиальных отложениях относятся к элементам слабого накопления и среднего захвата вследствие их наименьшей подвижности в этих почвах (табл. 2), в то время как в дерновоподзолистых почвах на эоловых отложениях - к элементам сильного накопления. Травянистые растения почв на эоловых отложениях относятся к концентраторам всех изученных МЭ (КБП > 1), растения почв на аллювиально-делювиальных отложениях - к деконцентраторам Cr, Fe, Co (КБП < 1), а по отношению к остальным МЭ - к концентраторам.

По данным IA наблюдается схожая картина относительно распределения Cr и Co: на почвах, сформированных аллювиально-делювиальными отложениями, Cr и Co, а вместе с ними Mn и Pb только захватываются растениями. На почвах, сформированных эоловыми отложениями, все МЭ, за исключением Cr и Со, имеют тенденцию к накоплению. По величине IA (табл. 6) растительность почв на эоловых отложениях, обедненных мобильными формами ряда МЭ, так же как и по величине КБП, характеризуется более интенсивным выносом МЭ из почвы.

ОЦЕНКА БИОГЕОХИМИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ...

97

1800 1600 1400 1200 1000

800

X

600 400 200 0

Виды, произрастающие на дерново-подзолистых почвах на аллювиальноделювиальных (АД) и эоловых (Э) отложениях

Q Медиана П 25%-75% I Минимум-максимум без учета выбросов

Рис. 1. Биогеохимическая активность видов растений (БХА), произрастающих на дерново-подзолистых почвах, сформированных на разных почвообразующих отложениях

Это связано с соотношением валовых и подвижных форм МЭ в дерново-подзолистых почвах с разными литологическими характеристиками и, соответственно, степенью их доступности для растений. Известно также, что корневая система растений приспособлена для извлечения дефицитного минерального питания, выделяя соединения, способствующие переходу необходимых питательных элементов в почвенный раствор [22].

Анализ биогеохимической активности видов (БХА и БХА2) показал, что наиболее сильно она проявляется у растений на почвах, сформированных эоловыми отложениями (рис. 1, 2), и превышает таковую на аллювиально-делювиальных отложениях по БХА в 7 раз и по БХА2 в 2 раза.

Однако различия (р < 0.05) по БХА2 видов (рис. 2) более сглаженные вследствие недостаточной обеспеченности почв на обоих типах отложений мобильными формами Cu. Более интенсивная БХА2 растений на почвах, приуроченных к эоловым отложениям, по сравнению с таковой на почвах, сформированных аллювиально-делювиальными отложениями, обусловлена низкой обеспеченностью почв на эоловых отложениях подвижными формами Zn и Cu.

По способности к аккумуляции тяжелых металлов выделяют две контрастные группы растений: исключатели, у которых МЭ накапливаются главным образом в корневой системе, и аккумуляторы, у которых они накапливаются в больших количествах в надземных органах [23]. В соответствии с этой классификацией виды, произрастающие на почвах, сформированных на эоловых песках, можно отнести к аккумуляторам Zn, поскольку его распределение носит преимущественно ба-зипетальный характер (табл. 6). В то же время растения, произрастающие в хвойно-широколиственных лесах на почвах, сформированных на аллювиальноделювиальных отложениях, могут быть отнесены к аккумуляторам Pb и Cu.

98

М.Ш. СИБГАТУЛЛИНА и др.

140

120

100

80

Я 60

>

ю

40

20

0

Рис. 2. Биогеохимическая активность видов растений (БХА2), произрастающих на дерново-подзолистых почвах, сформированных на разных почвообразующих отложениях

В целом содержание МЭ в растениях благодаря наличию физиологических барьеров в меристеме корня характеризуется акропетальным распределением. В корнях растений катионы металлов могут присоединяться электростатическими связями к пектинам (которые характеризуются высокой емкостью катионного обмена и способностью формировать мостиковые связи) или к заряженным группам белков клеточной стенки [24].

Заключение

Анализ содержания МЭ в гумусовом горизонте дерново-подзолистых почв ВКГПБЗ с разными литологическими характеристиками показал, что содержание МЭ в почвах увеличивается с утяжелением гранулометрического состава почвообразующих пород. Для подвижных форм Fe, Cr, Co и Pb эта зависимость не наблюдается. Это может быть связано с тем, что на их поведение преимущественное влияние оказывают другие почвенные свойства, в частности окислительно-восстановительный потенциал и реакция среды.

Среднее содержание валовых форм МЭ в почвах заповедника значительно ниже регионального фона, характерного для дерново-подзолистых почв РТ. Вследствие интенсивной биогенной аккумуляции Mn почвы заповедника отличаются накоплением его валовых, а также подвижных форм, превышающим региональные фоновые концентрации. Установлено, что почвы на эоловых отложениях имеют низкий уровень обеспеченности мобильными формами Zn и Cu, на аллювиально-делювиальных - Cu.

Результаты анализа МЭ состава травянистой растительности ВКГПБЗ указывают на наличие геохимической специализации растений в зависимости от литологических особенностей почв. Mn и Cu в растениях на дерново-подзолистых

АД Э

Виды, произрастающие на дерново-подзолистых почвах на аллювиальноделювиальных (АД) и эоловых (Э) отложениях

0 Медиана П 25%-75% I Минимум-максимум без учета выбросов

ОЦЕНКА БИОГЕОХИМИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ...

99

почвах, сформированных эоловыми песками и супесями, накапливаются в более значительных количествах, чем в растениях на почвах, сложенных аллювиальноделювиальными отложениями. В последних, наоборот, отмечено повышенное содержание Fe и Zn. Биогеохимическая активность видов интенсивнее проявляется на почвах, сформированных эоловыми песками, вследствие их сравнительно низкой обеспеченности доступными для поглощения формами МЭ. Наряду с видоспецифичностью накопления МЭ растениями было выявлено неодинаковое распределение МЭ в различных частях растений: распределение Ni, Cu, Cd у папоротников носит базипетальный характер, а содержание Mn, Fe, Zn, Pb и Cu - акропетальный; Fe, Ni, Co у цветковых растений накапливаются по акро-петальному, а Cd - по базипетальному типу.

Для каждого элемента различают четыре уровня концентраций: дефицит элемента, когда организм страдает от недостатка, оптимальное содержание, способствующее хорошему состоянию организма, терпимые концентрации, когда депрессия организма лишь начинает проявляться, и концентрации губительные (фатальные) для данного организма [25]. Растительность исследованных пробных площадок не проявляла признаков угнетения, растения были нормально развиты и находились в соответствующей их видовой специфике фенофазе. Элементный состав растительности ландшафтов таежного типа эволюционно приспособился к эколого-геохимическим особенностям формирующих их почв. Поэтому, несмотря на низкую или повышенную обеспеченность почв подвижными формами некоторых МЭ, установленный диапазон концентраций Mn, Fe, Zn, Cu, Cr, Cd, Pb, Ni в растениях травянисто-кустарничкового яруса ВКГПБЗ можно считать фоновым и оптимальным для растений.

На установленные фоновые содержания МЭ в растениях и гумусовом горизонте почв ВКГПБЗ можно ориентироваться при оценке степени загрязнения почвенно-растительного покрова лесных фитоценозов РТ, приуроченных к дерново-подзолистым почвам. При сопоставлении обнаруживаемых концентраций с региональным геохимическим фоном следует учитывать, что содержание МЭ в почвах, не различающихся по генезису, в большей мере сопряжено с их литологической спецификой.

Литература

1. ЩеповскихА.И. Словарь экологических терминов. - Казань: Экополис, 2003. - 448 с.

2. Рогова Т.В., Мангутова Л.А., Любина О.Е., Фархутдинова С.С. Классификация растительного покрова Раифского участка Волжско-Камского заповедника на ландшафтноэкологической основе // Труды Волжско-Камского гос. природного заповедника.-Казань, 2005. - Вып. 6. - С. 213-240.

3. Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных государств (в пределах бывшего СССР). - СПб.: Мир и семья, 1995. - 992 с.

4. ГОСТ 30692-2000. Межгосударственный стандарт. Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Атомно-абсорбционный метод определения содержания меди, свинца, цинка и кадмия. - М.: ИПК Изд-во стандартов, 2002. - 10 с.

5. РД 52.18.191-89. Методика выполнения измерений массовой доли кислоторастворимых форм металлов (меди, свинца, цинка, никеля, кадмия) в пробах почвы атомноабсорбционным анализом. - М., 1990. - 32 с.

100

М.Ш. СИБГАТУЛЛИНА и др.

6. РД 52.18.289-90. Методика выполнения измерений массовой доли подвижных форм металлов (меди, цинка, свинца, никеля, кадмия, кобальта, хрома, марганца) в пробах почвы атомно-абсорбционным анализом. - М., 1991. - 37 с.

7. Виноградов А.П. Биогеохимические провинции // Труды юбил. сессии, посвящ. 100-летию со дня рожд. В.В. Докучаева. - М.-Л., 1949. - С. 59-84.

8. Разработка региональных нормативов фонового содержания тяжелых металлов в основных типах почв Республики Татарстан, 1 этап. Отчет о НИР. ГБУ ИПЭН АН РТ. -Казань, 2013. - 158 с.

9. Григорьян Б.Р., Калимуллина С.Н., Хакимова А.М. Региональные аспекты загрязнения среды тяжелыми металлами и здоровье населения // Казан. мед. журн. - 1994. -Т. 75, № 1. - С. 38-44.

10. Обухов А.И. Методические основы разработки ПДК тяжелых металлов и классификация почв по загрязнению // Система методов изучения почвенного покрова, деградированного под влиянием химического загрязнения. - М., 1992. - С. 13-20.

11. ГН 2.1.7.2511-09. Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в почве. - М., 2009. - 4 с.

12. ГН 2.1.7.2041-06. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. - М., 2006. - 15 с.

13. Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. - М.: Мир, 1989. - 439 с.

14. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение. - Новосибирск: Наука, 1991. - 151 с.

15. Битюцкий Н.П. Необходимые микроэлементы растений.- СПб.: Изд-во ДАЕН, 2005. - 256 с.

16. Носов А.М. Лекарственные растения официальной и народной медицины. - М.: Эксмо, 2005. - 800 с.

17. Черненькова Т.В. Реакция лесной растительности на промышленное загрязнение. -М.: Наука, 2002. - 191 с.

18. Сабинин Д.А. Физиологические основы питания растений. - М.: АН СССР, 1955. -205 с.

19. Авессаломова И.А. Геохимические показатели при изучении ландшафтов. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1987. - 108 с.

20. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. - М.: Высш. шк., 1975. - 342 с.

21. Экогеохимия Западной Сибири. Тяжелые металлы и радионуклиды. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, НИЦ ОИГГМ, 1996. - 248 с.

22. Березина Н.А., Афанасьева Н.Б. Экология растений. - М.: Академия, 2009. - 400 с.

23. Baker A.J.M. Accumulators and excluders - strategies in the response of plants to heavy metals // J. Plant Nutr. - 1981. - V. 3, No 1-4. - P. 643-654.

24. Баргальи Р. Биогеохимия наземных растений. - М.: ГЕОС, 2005. - 457 с.

25. Ковда В.А. Биогеохимия почвенного покрова. - М.: Наука, 1985. - 262 с.

Поступила в редакцию 11.02.14

Сибгатуллина Мадина Шавкатовна - кандидат биологических наук, ученый секретарь, старший научный сотрудник лаборатории биогеохимии, Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, г. Казань, Россия.

E-mail: sibmad@list.ru

ОЦЕНКА БИОГЕОХИМИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ...

101

Александрова Асель Биляловна - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории биогеохимии, Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, г. Казань, Россия.

E-mail: adabl@mail.ru

Иванов Дмитрий Владимирович - кандидат биологических наук, заместитель директора по научной работе, заведующий лабораторией биогеохимии, Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, г. Казань, Россия.

E-mail: water-rf@mail.ru

Валиев Всеволод Сергеевич - научный сотрудник лаборатории биогеохимии, Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, г. Казань, Россия.

E-mail: podrost@mail.ru

к it it

ESTIMATION OF THE BIOGEOCHEMICAL STATUS OF HERBS AND SOILS IN THE VOLGA-KAMA RESERVE

M.Sh. Sibgatullina, A.B. Aleksandrova, D.V. Ivanov, V.S. Valiev

Abstract

We present the results from a joint analysis of trace elements (Mn, Fe, Zn, Cu, Ni, Cr, Co, Cd, Pb) contained in the humus horizon of sod-podzolic soils as well as in the dominant species of herbs in the Volga-Kama State Nature Biosphere Reserve (Raifa cluster). We propose considering these data as background. We reveal a close connection between the lithological properties of sod-podzolic soils and the selectivity of trace element accumulation by herbs, and establish that the greatest biogeochemical activity is peculiar to herbs growing in soils formed by wind deposits.

Keywords: trace elements, background geochemical monitoring, Volga-Kama Biosphere Reserve.

References

1. Shchepovskikh A.I. Dictionary of Ecological Terms. Kazan, Ekopolis, 2003. 448 p.

2. Rogova T.V., Mangutova L.A., Lyubina O.E., Farkhutdinova S.S. Classification of the vegetation cover in the Raifa section of the Volga-Kama Reserve on the landscape-ecological basis. Trudy Volzhsko-Kamskogo gos. prirodnogo zapovednika [Proc. of the Volga-Kama National Nature Reserve], Kazan, 2005, Issue 6, pp. 213-240.

3. Cherepanov S.K. Vascular Plants in Russia and the Neighbouring States

4. State Standard 30692-2000. International Standard. Fodder, mixed fodder and mixed fodder raw material. The atomic absorption method for determination of copper, lead, zinc and cadmium. Moscow, 2002. 10 p.

5. RD 52.18.191-89. Procedure of measuring mass fraction of acid-soluble forms of metals

6. RD 52.18.289-90. Procedure of measuring mass fraction of mobile forms of metals

7. Vinogradov A.P. Biogeochemical provinces. Trudy yubileinoi sessii, posvyashch. 100-letiyu so dnya rozhdeniya V.V. Dokuchaeva [Proc. of the jubilee session devoted to the 100th anniversary of the birth of V.V. Dokuchaev], Moscow, Leningrad, 1949, pp. 59-84.

8. Development of Regional Standards for Heavy Metal Content in the Main Types of Soils in the Republic of Tatarstan, 1 Stage. Research Report. SBE IPEM TAS. Kazan, 2013. 158 p.

9. Grigoryan B.R., Kalimullina S.N., Khakimova A.M. Regional aspects of heavy metal contamination of the environment and population health. Kazan. med. zh., 1994, vol. 75, no. 1, pp. 38-44.

102

М.Ш. СИБГАТУЛЛИНА и др.

10. Obukhov A.I. Methodological foundations of developing the maximum concentration limits of heavy metals and the classification of soils by pollution. The System of Methods for Studying Soil Cover Degraded under the Influence of Chemical Pollution. Moscow, 1992, pp. 13-20.

11. Hygienic Standard 2.1.7.2511-09. Approximate permissible concentrations of chemicals in soils. Moscow, 2009. 4 p.

12. Hygienic Standard 2.1.7.2041-06. Maximum permissible concentrations of chemicals in soils. Moscow, 2006. 15 p.

13. Kabata-Pendias A., Pendias H. Trace Elements in Soils and Plants. Boca Raton, CRC Press, 1986. 315 p.

14. Ilin V.B. Heavy Metals in the Soil-Plant System. Novosibirsk, Nauka, 1991. 151 p.

15. Bityutskii N.P. Essential Trace Elements in Plants. Saint Petersburg, DAEN, 2005. 256 p.

16. Nosov A.M. Medicinal Herbs in Official and Folk Medicine. Moscow, Eksmo, 2005. 800 p.

17. Chernenkova T.V. Reaction of Forest Vegetation to Industrial Pollution. Moscow, Nauka, 2002. 191 p. (In Russian).

18. Sabinin D.A. Physiological Foundations of Plant Nutrition. Moscow, AN SSSR, 1955. 205 p.

19. Avessalomova I.A. Geochemical Indices in Landscape Investigation. Moscow, Izd. Mosk. Univ., 1987. 108 p.

20. Perelman A.I. Landscape Geochemistry. Moscow, Vyssh. shkola, 1975. 342 p.

21. Ecogeochemistry of West Siberia. Heavy Metals and Radionuclides. Novosibirsk, Izd. SO RAN, NITs OIGGM, 1996. 248 p.

22. Berezina N.A., Afanaseva N.B. Plant Ecology. Moscow, Akademiya, 2009. 400 p.

23. Baker A.J.M. Accumulators and excluders: Strategies in the response of plants to heavy metals. J. Plant Nutr, 1981, vol. 3, no. 1-4, pp. 643-654.

24. Bargagli R. Trace Elements in Terrestrial Plants: An Ecophysiological Approach to Biomonitoring and Biorecovery. Berlin; Heidelberg; N. Y., Springer-Verlag, 1998. 324 p.

25. Kovda V.A. Biogeochemistry of Topsoil. Moscow, Nauka, 1985. 262 p.

Received February 11, 2014

Sibgatullina Madina Shavkatovna - PhD in Biology, Academic Secretary, Senior Research Fellow, Laboratory of Biogeochemistry, Institute for Problems of Ecology and Mineral Wealth Use, Academy of Sciences of the Republic of Tatarstan, Kazan, Russia.

E-mail: sibmad@list.ru

Aleksandrova Asel Bilyalovna - PhD in Biology, Senior Research Fellow, Laboratory of Biogeochemistry, Institute for Problems of Ecology and Mineral Wealth Use, Academy of Sciences of the Republic of Tatarstan, Kazan, Russia.

E-mail: adabl@mail.ru

Ivanov Dmitrii Vladimirovich - PhD in Biology, Deputy Director for Research, Head of the Laboratory of Biogeochemistry, Institute for Problems of Ecology and Mineral Wealth Use, Academy of Sciences of the Republic of Tatarstan, Kazan, Russia.

E-mail: water-rf@mail.ru

Valiev Vsevolod Sergeevich - Research Fellow, Laboratory of Biogeochemistry, Institute for Problems of Ecology and Mineral Wealth Use, Academy of Sciences of the Republic of Tatarstan, Kazan, Russia.

E-mail: podrost@mail.ru