РОЗДІЛ 2. УМОВИ, ОБ'ЄКТ ТА МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Умови та об'єкт досліджень
Для визначення джерел надходження важких металів у грунти та ландшафти Біосферного заповідника "Асканія-Нова", особливостей їх геохімічної міграції, а також виявлення наявності та просторової локалізації геохімічних бар'єрів у грунтах аридної зони були використані методи досліджень, характерні для ґрунтознавства та геохімії. Для дослідження можливостей післядії цих елементів на ріст і розвиток рослин і тварин заповідника у природних екосистемах резервату застосовувались також методи екології, зоології, токсикології.
Для вирішення поставлених задач було обрано три елементи: Cd2+, Pb2+, Cu2+, бо їхні хімічні властивості та поведінка в грунті істотно відрізняються один від одного, що дає можливість точніше виявити конкурентні взаємовідношення між ними [189]: Cd та Pb - відносяться до групи важких металів першої категорії небезпеки, Cu - до другої.
Відповідно до програми досліджень було здійснено наступні етапи:
- Попереднє обстеження ландшафту: геоморфологічне, рослинних асоціацій та ґрунтового покриву;
- Визначення напрямків головних міграційних потоків речовини у ландшафті. Виділення в межах обраної території найбільш репрезентативних ділянок.
- Закладання ландшафтно-геохімічних профілів.
- Рекогносцировочний відбір ґрунтових зразків у 2000 році з метою попереднього визначення вмісту важких металів.
- Експериментальні дослідження по вивченню поведінки важких металів в екосистемах.
- Узагальнення одержаних даних.
Відповідно до цієї схеми було проведено: 1) аналіз надходження важких металів з атмосферними опадами; 2) визначення зоогенного надходження-виведення важких металів до екосистеми; 3) вивчення абіотичної та біотичної міграції важких металів в досліджуваних об'єктах; 4) визначення ролі водойм у накопиченні важких металів; 5) аналіз вмісту важких металів в надземній та кореневій рослинній масі; 6) дослідження вмісту рухомих форм свинцю, кадмію та міді в грунтах екологічного ряду заповідника; 7) вивчення сезонної та різнорічної динаміки рухомих форм свинцю, кадмію та міді в грунтах екологічного ряду заповідника; 8) вивчення акумулятивних процесів важких металів в грунтах екологічного ряду заповідника На кожному з етапів використовувались відповідні методики.
Дослідження проводились в Біосферному заповіднику "Асканія-Нова" ім. Ф.Е.Фальц-Фейна УААН протягом 2000-2003 рр. за наступною схемою (табл. 2.1.):
Таблиця 2.1.
Схема досліджуваних стаціонарів на території Біосферного заповідника "Асканія-Нова"
№ п/пПікетНазваРежим утриманняГрунтПоложення 1Базовий пікет № 1Цілина, квартал,68Заповідний режим з 1966 р.Темно-каштановий залишково-солонцюватий грунтВододіл2Додатковий пікет № 5.Богарна частина Дендрологічного парку (Велика степова галявина)Сінокісний режим (щорічно, з 1945-1946 рр.)Темно-каштановий залишково-солонцюватий грунтСхил3Базовий пікет № 3.Цілина, Великий Чапельський під, загін №7Випас диких копитних з 1962-1968,рр.ГлеєсолодьДнище поду
Всі пікети (табл. 1; додаток А) були виділені в 1986-1990 рр. на основі картографічних та архівних матеріалів Ушачовою Т.І. та Звегінцевим С.С. [239]. Додатковий пікет закладено за принципом грунтів-аналогів щодо цілинного базового пікету № 2 у кварталі 43 (ділянка "Стара"). Площа кожного пікету становить 1 га [178]. Відстань між №1-3 пікетами становить 13,5 км.
Положення досліджуваних стаціонарів в ієрархічній каскадній ландшафтно-геохімічній системі (за М.А. Глазовською [60]) на території резервату було обрано відповідно до напрямку транзиту та акумуляції речовини, який визначали за положенням вододілів щодо акумулятивної зони (геоморфологічна карта, додаток В). Загальне місцезнаходження заповідника на території безстічної рівнини та відсутність природної гідрогеологічної мережі виключає необхідність врахування впливу зони виносу.
Цілинний ландшафт, що знаходиться на вододілі (кв. 68), не зазнає природного привнесення речовини ззовні (за виключенням аерального). Пікет, розташований на схилі північно-західної експозиції (богарна частина дендрологічного парку "Велика степові галявина"), представлений гетерономним ландшафтом, до якого додаткове привнесення речовини відбувається з вододілу, значна площа якого виходить також і за межі дослідного полігону. Великий Чапельський під (з водоймою в його центрі) є підпорядкованим ландшафтом, куди надходять хімічні елементи, як із досліджуваної катени, так і з території, що знаходиться за межами заповідника (за рахунок цілої системи розгалужених балок). Рівень води у поді коливається від 0,7 до 1,2 м і залежить від кількості опадів у вигляді дощу та снігу. Під затоплюється в низинній частині в середньому 1 раз на 12 років [34], водне дзеркало ставка при цьому змінюється від 4 га до 1300 га [238], однак затоплення, як правило, не виходить за межі поду. Останні 100 років у центр поду подається додатково артезіанська вода із свердловин понт-міотис-верхньосарматського водоносного комплексу [234], за рахунок чого озеро в центрі поду не пересихає. Навесні, після танення снігу та під час сильних дощів, у вибалках також утворюються тимчасові струмки, які приносять речовини до поду [238]. Поступаючи з потоками води, седименти швидко осаджуються.
Таким чином, в ландшафтному відношенні полігон являє собою ландшафтно-геохімічну катену в межах однієї форми рельєфу, що має супераквальний ландшафт, як кінцеву ланку латеральної міграції. Тобто в межах досліджуваної території катена містить у своєму складі автоморфний (елювіальний), транс-елювіальний, елювіально-акумулятивний та супераквальний ландшафти, які характеризують всі умови для винесення, транзиту та акумуляції речовини.
2.2. Методика досліджень
В грудні 2000 року було проведено рекогносцировочний відбір ґрунтових зразків для попереднього визначення вмісту кадмію, свинцю та міді (термін відбору було обрано для виключення впливу рослиннос