CC BY
18
Biosystems
Diversity
ISSN 2519-8513 (Print) ISSN 2520-2529 (Online) Biosyst. Divers., 25(4), 318-322 doi: 10.15421/011748
Environmental evaluation of suitability
of recultivated land in a manganese quarry for the existence of soil biota
I. M. Loza*, V. I. Chiorna**
*Oles Honchar Dnipro National University, Dnipro, Ukraine **Dnipro State Agrarian-Economic University, Dnipro, Ukraine
Article info
Received 19.04.2017 Received in revised form
07.05.2017 Accepted 10.05.2017
Oles Honchar Dnipro National University, Gagarin ave., 72, Dnipro, 49010, Ukraine. Tel.: +38-056-760-84-38
E-mail: irinaloza23@gmail. com
Dnipro State
Agrarian-Economic University, Sergiy Yefremov st., 25, Dnipro, 49027, Ukraine. Tel.: +38-097-268-38-71.
Loza, I M., & Chiorna, V. I (2017). Environmental evaluation of suitability of recultivated land in a manganese quarry for the existence of soil biota. Biosystems Diversity, 25(4), 318-322. doi:10.15421/011748
The challenge of degradation of natural ecosystems because of human activity is considered by the world community to be the most serious problems facing mankind. As a result of mineral extraction, man-made landscapes and environmentally ruined areas replace natural habitats and agroecosystems; a whole spectrum of man-made processes are typical for such landscapes, which leads to a decrease in species richness and biological diversity within such areas. Degraded territories formed in the process of coal mining are often partially restored through remediation measures. During the implementation of the technical stage of remediation, substrates with different potential fertility having different environmental properties and quality are used. However, in quality assessment of remediated soils insufficient attention is paid to restoration of the environmental properties of the soils, namely their suitability for the existence of soil biota, which ensures the soil's sustainability and vitality. The main indicators determining the productivity of remediated lands and the degree of their suitability for the existence of soil biota are values of actual acidity and degree of salinity. An assessment of the quality of reclaimed lands of the Ordzhonikidzevsky ore mining and processing enterprise was carried out on the example of the Zaporizhsky open-cast mine with the aim of assessing the possibility of their economic use and suitability for the existence of soil biota , as well as to make recommendations for further rational use. It was found that main characteristics of the study area (capacity of bulk humic layer, content of humus in the bulk layer, content of physical clay in the bulk humic layer and in the subsoil, average soil density in the meter bulk layer, salinity of the bulk humic layer and subsoil, composition and properties of subsoil), of the Zaporizhzhya quarry's reclamation is suitable for the further settlement and successful existence of the soil biota. It is concluded that as a result of the technical stage of reclamation, an artificial reclaimed soil was obtained, which according to its characteristics is similar to the primary zonal soils that were located in this area prior to mining; the recultivated soil has somewhat lower fertility and greater salinity at the lower horizons, but is capable of performing ecological functions and can not only be used for economic purposes, but also perform ecological functions, serving as an environment for the existence of soil biota.
Keywords: soil invertebrates; soil bonitet; extraction industry; ecosystem assessment; technogenesis
Еколопчне ощнювання якосп рекультивацп земель кар'еру видобутку марганцево'1 руди щодо можливосл Юнування грунтових безхребетних
I. М. Лоза*, В. I. Чорна**
*Днтровський нацюнальний ^верситет iменi Олеся Гончара, Днтро, Украта **Днтровський державний сгрсрно-економiчний^верситет, Днтро, Украта
Проблему деградацп природних екосистем унаслщок техногенно! дiяльносri людини визнала свгтова стльнота за найактуальшшу проблему людства. Порушеш територп, утвореш у процеа вуглевидобутку, частково вщновлюють шляхом рекультивацп, тд час яко! використовують субстрати з рiзною потенцшною родючютю, що мають рiзнi еколопчш властивосп та якють. Але у процеа ощнювання якосп рекультивованих Грунпв недостатню увагу придiляють вщновленню !х екологгчних властивостей, тобто !х придатносп до юнування Грунтово! бюти, яка забезпечуе стшюсть та життевють Грунпв. У стат проведено ощнювання якосп рекультивованих земель Зага^зького кар'еру Орджоншдзевського прничо-збагачувального комбшату на можливють !х господарського використання та придатносп для юнування Грунтово! бюти, а також надано рекомендаци щодо подальшого ращонального використання. За основними фiзико-хiмiчними характеристиками дослщжена терш^ия рекультивацп придатна для подальшого заселення та устшного юнування Грунтово! бюти. У результап техшчного етапу рекультивацп одержано штучний рекультивований Грунт, який за характеристиками гаэдбний iз первинними зональними Грунтами, що були на цш д^нщ до проведення ггрничих робгт. Рекультивований Грунт мае меншу родючють та
бшьшу засолешсть нижнiх горизонтов, однак здатний виконувати екологiчнi функцй та може не тшьки використовуватися для господарських цiлей, а й виконувати еколопчш функцй', слугуючи середовищем для юнування Грунтово! бiоти.
Ключовi слова: Грунтов! безхребетнi; видобувна промисловiсть; боштування Грунтiв; екосистемна оцiнка; техногенез
Вступ
Дяльнють людини, яка викликае надмрне споживання при-родних ресуров, спричинюе деградацю земель в усьому свт; у таю процеси залучен! практично ва екосистеми Земл (Jachimko, 2012; Khaledian et al., 2012, 2016; Brevik et al., 2015, 2016; Keesstia et al., 2016). Однею з основних еколопчних проблем у крашах, що розви-ваються, вважаеться серйозна деградация екосистем (Pereira et al., 2016), яка посилюеться тенденциями зростання 1ндустр1ал1зац11 та урбанзац! в цих регюнах. Грунти у межах промислових зон, а також районв, що оточують ц об'екти, часто сильно забруднет р1зними хмчними речовинами, зокрема, важкими металами (Be-niston et al., 2016; Marín et al., 2016; Rodríguez-Seijo et al., 2016). У результат! видобутку корисних копалин !з використання вилу-чаються земл господарського призначення. На !х мсц форму-ються техногеннт ландшафти (вщвали та кар'ери), а також деструктивы територи, для яких характерна просадн явища, пвдйом i виид на денну поверхню високомшератзованих Грунтових вод, а також кислих шахтних вод, забруднення токсичними сполуками, зниження видового багатства та бюлопчного рiзноманiття угрупо-вань таких длянок (Kul'bachko et al., 2011). Порушен! територи, утворет в процеа вуглевидобутку, частково вщновлююль шляхом рекультивац! (Pecharová et al., 2011). В Украт найпоширен!-ша модель рекулыиваци сульф!дних пор!д шляхом !х засипання суглинками, глиною, пском !з потужнстю шару 1,0-1,5 м !з по-дальшим нанесенням на ц екрани шару родючого Грунту потуж-тстю 0,6-0,8 м. Заключний етап вщновлення порушених земель -бюлопчний. Його р!зновиди - р!зн! способи фгторекультивац! з використанням трав'янистих, деревних i чагарникових насаджень (Lovinska, 2016), спрямоват на формування еколопчно збалансо-ваних ландшафтв. На цьому етап! рекультивац! важливу роль у створенн! мехашзм1в стйкост! екосистем ввдграе Грунтова мезо-фауна, зокрема, представники И сапротрофного комплексу - до-щж черви, енхпревди, двопарноноп багатон1жки тощо. Ц без-хребетн! в результат! трофометаботчно! активност! вносять знач-ний еколопчний внесок у перетворення Грунтових властивостей (Eisenhauer, 2010). Доведено зростання ефективност! ввдновлення рекультизем1в у раз! збагачення !х копролпами дощових черв!в та одночасне полтшення якостт насипних Грунпв (Kul'bachko et al., 2011, 2015, 2016).
Нжопольський марганцевий басейн - найбшьше родовище марганцевих руд у свт. Басейн розташований на швдт Украши, у Дн1пропетровськ1й i Зажрзьюй областях. Частка Украши у свь товому виробницт марганцево! руди становить деклька десятк1в вщсотшв, що дозволяе не тльки забезпечити внутрин потреби, а i забезпечити експортн! надходження. Запас руди басейну становить 2,1 млрд т. Потужнсть рудоносного пласта - 1,5-5,0 м, гли-бина залягання - 15-140 м. Об'екти Нжопольського марганцевого басейну Орджоншдзевського прничо-збагачувального комбшату (ОГЗК) вважаються прикладом успшного проведення рекульти-вац!йних заходв (Halperyn et al., 2016). В умовах Нжопольського марганцевого басейну переважае напрям сшьськогосподарського використання рекультивованих земель. До основних технолопч-них процеав входять планування поверхн! вщвалу пюля прничих заходв, покриття сплановано! поверхн вщвалу шаром суглинку (1,5 м) !з подальшим його розр!внюванням, покриття суглинку шаром чорнозему (приблизно 0,5 м) i розр!внювання його поверхт, терасування бортв та вщкоов, будова дренажно! мереж!, ме-люративна та агрохмчна подготовка рекультивовуваних земель, бюлопчна рекультиваця земель. Але у процеа оц1нювання якост! рекультивованих Грунпв недостатню увагу придшяюль вщновлен-ню !х еколопчних властивостей, тобто придатносп до юнування Грунтово! бюти, яка забезпечуе стшюсть та життевють Грунпв.
Методика рекультивацИ техногенно порушених земель нарая узагальнена та добре вивчена. Однак у бтьшосп рекультивацй-
них схем еколопчного вщновлення техногенних територш не вра-хована повнота натуратзаци та функцонування рекультивованих екосистем, оскльки бшьш!сть рекультивац1йних заходв зосеред-жен лише на стан! рослинносп та наземно! макрофауни. Серед бюти важливу роль у створенн! механ1зм1в стшкосп агросистем в!д1грае Грунтова мезофауна, зокрема, представники И сапротрофного комплексу (Lumbricidae, Diplopoda тощо).
Uí тварини завдяки сво!й трофометабол!чн1й д1яльност! вносять значний еколог!чний внесок у перетворення Грунтових властивостей, виступаючи як Грунтозахисний б!олог!чний фактор органичного землеробства. Можлив!сть !снування безхребетних у Грунтах екосистем т!сно пов'язана з еколог!чними характеристиками (зволожешсть, засолен1сть Грунту, його механ!чний склад, наявнсть подстилки тощо (Brygadyrenko, 2016). Грунтов! тварини впливають на педогенез, родючсть ! струкгурованiсть Грунту, ре-гуляц!ю водного режиму та юпмату, кругооб!г речовин тощо. Але при цьому роль тварин у ввдновлент екосистем i специф!ка впли-ву окремих вид!в вивчен! недостатньо. Незважаючи на високу еколог!чну значущ!сть, еколопчш сервюи, як! забезпечуються Грунтовими тваринами, залишаються мало вивченими. Особливо це стосуеться територ1й г!рничих розробок. Особливу актуаль-нтсть мае питання, як i в якому масштаб! окрем! види тварин здат-н! оптим1зувати порушен! властивосп екосистем (Albrecht et al., 1998; Luck et al., 2009). Експериментально доведено, що екскрецИ дощових черв!в мають вишу кислотно-основну буферну емн!сть пор!вняно з буферн!стю вихщних Грунттв. Рекультиземи, збагачен! копрол!тами дощових черв!в, стають сттйк1шими до негативного впливу техногенезу (Atiyeh et al., 2002; Blouin et al., 2013). На д-янках рекультивацИ актившсть дощових черв!в позитивно впливае на еколопчш властивост! насипних Грунттв, пщвищуючи !х буферну здатн1сть (Kul'bachko et al., 2011; 2016).
Також наявт вщомосп щодо позитивного впливу продуклв життедíяльностi представник1в Lumbricidae (Eiseniafétida Savigny, 1926) на агрохмчт характеристики орних земель (Ivanova, 2014). Шестимсячна експанс!я Грунту представниками Lumbricidae ви-кликала змтни фТзико-хтмтчних властивостей Грунпв агроценоз!в, а також гранулометричного складу на користь зб!льшення кшькосп корисних фракц!й i зменшення вщсотка крупних та пилуватих часток. В умовах експерименту в контрольованих умовах зовнш-нього середовища заф!ксовано, що дощов! черви сприяли змен-шенню сполук кальц1ю та хлору у Грунт! приблизно на 34%, а натрш - на 50% в!д початково! ктлькостт. Показники карбонат-юна та сульфат-!она водно! витяжки залишились на незм1нному р!вн!. Також в!дзначено, що ктльктсть орган1чно! речовини у Грунт! псля експерименту зб^льшилась в 1,3 раза. Автори зазначають, що год час розгляду можливост! використання Lumbricidae як об'екта б!олог!чно! мел!орац1! Грунпв нестшких агроценоз!в, сл!д ураховувати мшливють умов довктлля (Ivanova, 2014).
Порушення Грунтового покриву в результат! дяльност! люди-ни спричиняе майже повне знищення Грунтово! мезофауни. На ре-культивованих д!лянках щ!льн!сть мезофауни приблизно в 243 рази нижча, н!ж на фонових д!лянках. Зг!дно з даними Zhuravel et al. (2013), щтьшсть дощових черв!в залишилась дуже низькою нав!ть птсля п'яти рокв рекультивацИ. П!д час рекультивац!! в!д-буваеться перем!шування незасолених шар!в Грунту з п!дстеляю-чими породами - червоно-бурими глинами, для яких часто харак-терне засолення, що може спричинити також засолення верхн!х горизонт!в рекультивованих Грунт!в. У цьому випадку будуть спо-стер!гатися негативн! еколог!чн! насл!дки, оск!льки засолення Грун-т!в пригн!чуе розвиток Грунтових бактер!й, гриб!в, викликае нега-тивн! зм!ни комплекс!в Грунтово! б!оти. Засолен! д!лянки найшвид-ше заселяють личинки Díptera та Coleoptera (Elateridae). Дощов! черви здатт витримувати лише слабке засолення Грунту (Karaca, 2011).
Бон1тування Грунпв - пор1вняне оц1нювання !х родючост!, ви-значення ступеня придатност! Грунт!в для вирощування с!льсько-
господарських культур. Птд час проведення оцшювння непоруше-них земель за оцночну одиницю приймають агровиробничу групу Грунтв единого для кра!ни номенклатурного списку. Стосовно рекультивованих Грунпв, видляють подабы ощмочн групи та скла-дають единий список, проте параметри фактично! рекультивацп не завжди вдаовдають проектним параметрам. Зпдно з проект-ними даними, у склад! рекультивованих земель мае бути насип-ний гумусований шар потужнютю 50 см, який шдстилаеться неза-соленими лесоподбними суглинками на глибину 150 см. Збиран-ня даних щодо властивостей рекультивованих земель здйснюеть-ся по длянках виконано! рекультивацй. Дан! щодо ф1зико-хмч-них характеристик одержують застосуванням методв Грунтово-агрохмчного догапдження. Властивост! Грунттв, що корелюють в врожайнютю, виражають у балах.
Мета це! статп - оцшити якють рекультивованих земель Орд-жоншдзевського прничо-збагачувального комбшату на приклад! Запорвького кар'еру (Нкопольський район Дн1пропетровсько! обласп) щодо можливосп !х господарського використання та придатносп для юнування Грунтово! бюти, а також надання рекомендаций щодо подальшого рационального використання. Предмет дослвджень - оц1нка якосп проведення рекультивацп Грунттв метою виявлення умов для юнування предсгавниюв зооценотич-ного блоку. Дослщжено фтзико-хмчт властивостт рекультивованих Грунттв ОГЗК Олександртвського кар'еру: потужнють насип-ного гумусованого шару, вмст гумусу в насипному шар!, вмст фвично! глини в насипному гумусованому шарт та у гцдстеляючш пород!, середня щльтсть складу в метровому насипному шарт, засолення насипного родючого шару та щдстеляючо! породи, склад ! властивосп шдстеляючих порщ.
Матерiал i методи дослщжень
Обстежена територш рекультивацп Зажрзького кар'еру роз-ташована на територи Покровсько! сшьсько! ради, вона займае площу 8,9 га та призначаеться для використання в орних удддях. Територш належить до Апостсшвського природно-сшьськогоспо-дарського району, провшцк Степова посушлива Правобережна. Нахил поверхн обстежено! длянки не перевищуе 1°. Мжрозни-жень та шших деформацй поверхн вщ просадок Грунту не вияв-лено. Обстежена площа рекультиваци представлена однею длян-кою. Д ля проведення догапджень у межах и^е! делянки закладено два Грунтов! розрви. Нанесений шар гумусовано! чорноземно! маси являе собою сумш гумусового та перехдаих горизонтов чорнозе-му звичайного. Потужнють чорноземного шару дор!внюе 5660 см. У середньому глибина насипного родючого шару стано-вить 58,0 см. Чорноземний шар частини територи не несе ознак засолення. Нижче плужно! пщошви чорнозем ущ1льнений. По всьо-му профилю наявн карбонати кальц1ю у вигляд бiлуБатих вкрап-лень. Породи, що шдстилають чорноземний шар, представлен! сумшшю лесових суглинкв ! червоних глин. На територи рекультивацп Зашрзького кар'еру догапджет породи не мстять водо-розчинт сот вище порога токсичносп та належать до незасоле-них. На рекультивованих землях Зажрзького кар'еру Орджон-юдзевського ГЗК виявлено наявнють впливу пГдстеляючих порщ на гродуктиБнiсть рекультивованих земель, причому коефщент впливу дор!внюе 0,97 (табл. 1). Мехаычний склад рекультивованих Грунпв Зажрзького кар'еру характеризують як склад шару насипного чорнозему та склад шдстеляючих порщ. Догаидження Грунтових умов проводили шляхом закладання серп Грунтових розрiзiБ. Збирання та обробку даних проведено за такими показни-ками: 1) потужнють насипного гумусованого шару (см); 2) вмст гумусу в насипному шар! (%); 3) вмст ф1зично! глини в насипному гумусованому шар! та у пщстеляючш пород! (%); 4) грануло-метричний склад насипного шару метрово! товщини; 5) засолення насипного родючого шару та п!дстеляючих пор!д (ступ!нь); 6) склад ! властиБостi гiдстеляючих порщ.
Вмст гумусу визначали за ДСТУ 4289:2004 «Якють грунту. Метод визначання органично! речовини». Аналз водно! витяжки
проводили зпдно з ГОСТ 26425-85 «Грунти. Методи визначення юна хлориду в водой витяжц», ГОСТ 26426-85 «Грунти. Методи визначення юна сульфату у водой витяжщ», ГОСТ 26427-85 «Грунти. Метод визначення натр!ю та кал!ю у водн!й витяжц!», ГОСТ 26428-85 «Грунти. Методи визначення кальц1ю та магию в водн!й витяжц!». Гранулометричний склад насипного шару Грунту визначали зпдно з ГОСТ 12536-79 «Грунти. Методи лабораторного визначення зернового (гранулометричного) складу».
Птд час бонпування складали шкалу батив бонитету, причому за 100 ба1ив приймали найкращий (найродючший) Грунт району бон!тування. Для врахування Грунтових процес!в, як! значуще впливають на врожайн!сть, але недостатньо виявляються з вико-ристанням к!льк!сних показник!в, застосовують коригувальн! кое-фщенти, специф!чн! для конкретних територш. Для розрахунку бал!в бон!тування рекультивованих земель на перших етапах ви-користовують три перш! показники, !нш! показники родючост! за-стосовують як поправков! коеф!ц!енти. Грунтова карта рекульти-вованих земель складаеться з чотирьох картограм (засолення Грун-тосум!шей, потужност! насипного гумусованого шару, п!дстеляю-чих пор!д ! механ!чного складу Грунтосум!шей) ! в!дзначаеться значною строкатютю. Розраховаы бали бонитету пор!внюють тз балами еталонного зонального Грунту та роблять висновки щодо ц!нност! цього Грунту з позиц!! вирощування с!льськогосподар-ських культур, а також використовують для проведення економч-них розрахунюв грошово! оцшки земель. Розраховували стандарт-н в!дхилення (SD) та середн значення. За кожним показником ф!зико-х!м!чних властивостей проанал!зовано 50 зразк!в.
Результати
Механ!чний склад верхнього насипного шару рекультивова-ного Грунту - важкосуглинковий, переважають частинки д!амет-ром менше 0,01 мм (табл. 1). Механ!чний склад гiдстилаючих по-р!д - важкосуглинковий та глинистий. У середньому по кар'еру в шар! 0-100 см вм!ст ф!зично! глини (частки розм!ром менше 0,01 мм) становить 52,9%. Вмст гумусу в орному шар! вартое (2,0-2,3%) ! характеризуется як низький (Аттш11ктпа, 1970). У щд-стилаючш материнськш пород! гумус мститься у залишков!й к!лькост!, що обумовлено перем!шуванням Грунтових горизонт!в чорнозему звичайного тд час техничного етапу рекультивацц.
Анал!з водних витяжок продемонстрував, що у склад! катiонiв дом!нуюча роль належить кальц!ю та магн!ю. Кат!они натр!ю на-явн! в низьк!й концентрац!! та в орному шар! сягають максимального значення 1,07 мг-екв./100 г Грунту на глибит 23-30 см ре-культизему. Але це значення одиничне, ! у б!льшост! випадк!в концентрац!я кат!он!в натр!ю в орному шар! не перевищуе 0,32 мг-екв./100 г Грунту. У склад! анющв переважають сульфати, а хлориди та карбонати займають шддорядковане положення (табл. 2). На глибин! 90-100 см обох Грунтових проф!л!в спостер!-гали п!двищення концентрац!! натр!ю до 0,25 ! 0,79 мг-екв/100 г Грунту, але на цй глибин! токсична д1я натр!ю не виявляеться.
Зг!дно з показниками сухого залишку засолення в орному шар! рекультизему не спостер!гаеться, оскльки п1 показники не переви-шують 0,30%о на глибин! 0-10 см обох Грунтових розр1з!в (Arinush-кша, 1970). У пiдстеляючiй породу розр1зу 1 на глибин! 90-100 см показник сухого залишку сягае 0,30%, що характеризуе породу на ц!й глибин! як слабозасолену, однак це у подальшому не вплине на генез рекультизему, оск!льки в умовах водод!лу майже в!дсут-н!й вплив п!дГрунтових вод на Грунтовий проф!ль. Результати ана-л!зу водно! витяжки Грунтового розр!зу 2 продемонстрували в!д-сушить засолення по всьому профшю рекультизему.
Також у ход! анал!зу водних витяжок рекультивованих Грун-т!в не спостер!галась наявн!сть водорозчинних солей вище порогу токсичност! у насипному чорноземному шар1 на вс!й територ!т д-лянки. Для визначення балу бон!тету рекультивованих Грунт!в За-пор1зького кар'еру були використан! наведен! показники !х властивостей (в середньому по дтянщ) (табл. 4).
Таблиця 1
Фзичт властивосп рекультивованих Груттв ПАТ ОГЗК, Запорвький кар'ер (2016 р., п = 5; х ± SD)
Номер роз-
р'зу
1ндекс горизонт1в
Глибина Пгроско-вщбирання тчна вода, зразка, см %
Мехатчний склад, %
Вмют гумусу, %
д1аметр частинок > 0,25 мм
диметр частинок 0,25-0,05 мм
даметр частинок 0,05-0,01 мм
даметр час-тинок 0,010,005 мм
д1аметр час-тинок 0,0050,001 мм
д1аметр частинок < 0,001 мм
д1аметр частинок < 0,01 мм
Н+Нр+РЬ 0-10 3,82 ± 0,21 2,10 ± 0,110 0,10 ± 0,01 5,20 ± 0,20 44,40 ± 1,50 8,30 ± 0,39 12,00 ± 0,58 30,00 ± 1,01 50,30 ± 2,35
Н+Нр+РЬ 20-30 4,25 ± 0,18 2,00 ± 0,120 0,20 ± 0,01 3,52 ± 0,20 32,45 ± 1,62 7,65 ± 0,26 10,00 ± 0,40 33,00 ± 1,00 50,05 ± 3,37
1 Н+Нр+РЬ 40-50 3,92 ± 0,15 2,00 ± 0,110 0,10 ± 0,01 0,12 ± 0,01 50,25 ± 1,25 6,95 ± 0,30 8,85± 0,25 33,95 ± 1,49 49,60 ± 2,03
Н+Нр+РЬ 56-62 3,56 ± 0,12 0,90 ± 0,010 0,10 ± 0,01 0,10 ± 0,01 42,55 ± 2,85 7,29 ± 0,42 8,90 ± 0,28 34,60 ± 1,65 52,55 ± 4,01
Рк 90-100 3,62 ± 0,11 1,00 ± 0,020 0,20 ± 0,01 3,95 ± 0,11 39,90 ± 2,63 7,70 ± 0,25 13,00 ± 0,62 35,30 ± 1,65 56,00 ± 2,25
Н+Нр+РЬ 0-10 4,33 ± 0,30 2,20 ± 0,110 0,20 ± 0,01 3,85 ± 0,10 45,50 ± 2,58 7,30 ± 0,32 10,45 ± 0,51 32,85 ± 1,36 50,55 ± 1,85
Н+Нр+РЬ 20-30 4,46 ± 0,25 2,30 ± 0,120 0,20 ± 0,01 4,60 ± 0,20 40,20 ± 1,60 6,55 ± 0,26 11,55 ± 0,45 33,50 ± 1,26 50,45 ± 1,45
2 Н+Нр+РЬ 40-50 4,25 ± 0,12 1,50 ± 0,080 0,30 ± 0,01 11,10 ± 0,20 38,65 ± 1,95 5,25 ± 0,20 12,45 ± 0,48 32,40 ± 0,98 50,00 ± 2,12
Н+Нр+РЬ 56-63 4,11 ± 0,14 1,20 ± 0,050 0,30 ± 0,01 12,85 ± 0,18 38,90 ± 1,92 7,20 ± 0,26 11,70 ± 0,39 35,45 ± 0,86 52,25 ± 2,26
Рк 90-100 4,30 ± 0,16 1,00 ± 0,050 0,20 ± 0,01 12,50 ± 0,15 39,50 ± 1,84 11,20 ± 0,12 9,30 ± 0,32 39,85 ± 1,53 60,30 ± 1,98
Таблиця 2
ХМчт властивосп рекультивованих Грунтгв ПАТ ОГЗК, Зажрзький кар'ер (2016 р., п = 5; х ± SD)
тт Глибина т
Номер . _ 1ндекс -
идрору розр1зу горизонт1в
зразка, см
Водна витяжка
сухий залишок, %
НСО5"
С1-
анюнно-катюнний склад,
8О42-
мг-екв/100 г Са*
Грунту
Ж
0-10 Н+Нр+РЬ 0,076 ± 0,012 0,06 ± 0,01 0,73 ± 0,03 0,44 ± 0,02 0,73 ± 0,05 0,42 ± 0,02 0,08 ± 0,01
20-30 Н+Нр+РЬ 0,110 ± 0,011 0,83 ± 0,01 0,17 ± 0,01 0,62 ± 0,02 0,83 ± 0,03 0,72 ± 0,03 0,07 ± 0,01
1 40-50 Н+Нр+РЬ 0,338 ± 0,015 0,58 ± 0,04 0,58 ± 0,02 4,16 ± 0,16 2,91 ± 0,06 2,29 ± 0,05 0,12 ± 0,01
56-62 Н+Нр+РЬ 0,196 ±0,025 0,58 ± 0,01 0,62 ± 0,03 1,64 ± 0,05 1,14 ± 0,02 1,66 ± 0,03 0,04 ± 0,01
90-100 Рк 0,300 ± 0,012 0,58 ± 0,03 0,60 ± 0,03 3,23 ± 0,14 1,98 ± 0,01 2,18 ± 0,04 0,25 ± 0,01
0-10 Н+Нр+РЬ 0,208 ± 0,010 0,69 ± 0,03 0,69 ± 0,02 1,75 ± 0,03 1,56 ± 0,02 1,25 ± 0,02 0,32 ± 0,01
20-30 Н+Нр+РЬ 0,275 ± 0,032 0,71 ± 0,02 0,73 ± 0,03 2,75 ± 0,05 1,98 ± 0,02 1,14 ± 0,01 1,07 ± 0,02
2 40-50 Н+Нр+РЬ 0,218 ± 0,003 0,44 ± 0,02 0,73 ± 0,02 2,10 ± 0,04 1,98 ± 0,02 1,25 ± 0,01 0,04 ± 0,01
56-63 Н+Нр+РЬ 0,178 ± 0,001 0,48 ± 0,03 0,69 ± 0,01 1,71 ± 0,02 1,56 ± 0,02 1,25 ± 0,02 0,07 ± 0,01
90-100 Рк 0,187 ± 0,002 0,58 ± 0,04 0,73 ± 0,03 1,46 ± 0,01 0,94 ± 0,01 1,04 ± 0,01 0,79 ± 0,03
Таблиця 3
Фвико-хМчш властивосп рекультивованих Грунт1в (х ± SD)
Показники Значення показника
Товщина насипного гумусового шару, см 58,0 ± 2,31
Вмют гумусу у шар1 0-10 см, % 2,2 ± 0,12
Вмют ф1зично1 глини у шар1 0-100 см, % 52,9 ± 1,84
Поправков1 коеф1ц1енти на:
гiдстилання пор]д, ум. од. 0,97
засолення Грунтгв, ум. од. 1,00
Обговорення
Одержан! в результат! рекультиваци штучно Грунти за балом боттету схож в зональними чорноземами звичайними малогу-мусними неглибокими важкосуглинковими. Остаточний бал бонитету рекультивованих Грунпв становить 43, у той час як бал при-родних Грунтв дор!внюе 41. Цей факт свщчить про те, що рекуль-тивацшш роботи на дослвджени територй гiрничих розробок
ПАТ ОГЗК (на приклад Запорiзького кар'еру) проведет на на-лежному ргвт. Як результат проведения прничих робiт родючий шар рекультивованого Грунту збщнюеться на поживи для рослин речовини, стае бшьш карбонатним та мостить у 1,5-2,0 раза менше гумусу, нгж орний шар первинного Грунту (Мие11ег et а1., 2016). Потужнють гумусованого шару в середньому становить 58 см по-р!вняно з 54 см для зональних Грунтгв. Умст гумусу в насипному шарi в середньому становить 2,2% пор!вняно зi значенням 3,5 см для зональних Грунтгв. Нижче орного шару Грунт ущльнений. Ме-хашчний склад щдстеляючого шару - важкосуглинковий та гли-нистий (табл. 1). Засолення водорозчинними солями вище порога токсичности в орному шарi дослвджених Грунтгв не виявлено (по-казники сухого залишку становлять 0,076-0,110%о), та нижче орного шару засоленють дещо щдвищуеться, але не сягае значного р!вня (АггпшГйпа, 1970). Аналз водних витяжок не виявив наяв-шсть водорозчинних солей вище порогу токсичности у щдстеля-ючих породах (МоеЫш-С1ипе et а1., 2016) (табл. 2). По всьому профшю Грунту мстяться карбонати кальщю.
Таблиця4
Результати розрахунюв балйв бонитету за властивостями рекультивованих Грунтгв Зажрзького кар'еру ПАТ ОГЗК
Властивост Грунт1в та !х оцшка в балах
Назва Грунту
глибина гумусових горизонт1в
вм1ст гумусу в орному шар1
вм1ст фвично! глини
фактична, середне, см
бал
дольо-вий вплив
- Бал за Поправков1 власти- коефщенти на
- востя--
Остаточний бал
фактична, середне, %
бал
ши . ди^ ши
фактична, вий бал вий
середне, %
Г)ГТ ГГТЛТ) 1 ' ОГТ ||<и
ми
гiдсти- засо-
Грунтш ляння лення
без еколо- з еколопч-гiчного ко- ним коефь
Чорнозем звичайний
малогумусний неглибокий 54 НЗ НЗ 3,5 НЗ НЗ 54,8 НЗ НЗ НЗ НЗ НЗ 84 41
важкосуглинковий Рекультивован1 Грунти (у середньому по дшянщ) 58 107 89 2,2 63 47 52,9 100 55 90 0,97 1,00 87 43
Примтка: НЗ - не застосовуеться.
Зважаючи на одержан! дат, рекультивоват Грунти мають фь зико-хмчт властивосп, частково сприятливi для юнування угру-повань еврибiонтних Грунтових безхребетних. Грунти не мають надмрного засолення у верхньому (орному) шарi, однак для них
характерний низький вмст гумусу, важкосуглинковий або гли-нистий механ1чний склад, який ускладнюе пересування тварин у межах горизонтгв рекультивованих Грунтгв. Для рекультивованих Грунтгв характерна менша кшьюсть гумусу, але слщ оч1кувати, що
пд час проведення бюлопчного етапу рекультивацп вони посту-пово збагатяться на оргаичну речовину, в результат! чого кормова база для Грунтових тварин у подальшому полшшиться. Також в!д-будеться полшшення окремих еколопчних характеристик Грунту, зокрема, збшьшиться його шпаруватють, що важливо для оптим-зацй властивостей Грунту важкого мехаичного складу. Ц ж поло-ження стосуються майбутнього сшьськогосподарського використання дослвджено! делянки. Можна прогнозувати, що пюля проведення бюлопчного етапу рекулыиващ, тобто пюля заовання рекультивованих Грунттв еколопчно сттйкими багаттсрчними травами (люцерна жовта (Medicago falcata L.), стоколос безостий (Bromus inermis L.), пирш повзучий (Elytrigia repens L.), люцерна синьопб-ридна (Medicago varia Mart.)), вщбудеться подальше полшшення еколопчних властивостей Грунту.
ЛМтуючими факторами для розповсюдження Грунтових без-хребетних у межах дослвджено! територи можуть виступати недо-статне Грунтове зволоження та надмрна температура верхн1х горизонтов Грунту в лпнй перюд, але це припущення потребуе подальших дослщжень.
Висновки
У результат! реатзаци технчного етапу рекультивацп одержано штучн рекультивоваш Грунти, як! за характеристиками схож! з первинними зональними Грунтами, розташованими на данй д-лянщ до проведення г!рничих роб!т. Незважаючи на те, що такий Грунт мае дещо меншу родючють та бшьшу щтьнють i карбонат-нсть нижн!х горизонт!в, його можна використовувати для госпо-дарських цшей. Поправков! коефшкнти на п!дстилання та засолення майже не впливають на результата ощнювання Грунту, що св!дчить про близькють його основних ф!зичних та х!м!чних характеристик до зонального природного Грунту. Одержан! результати св!дчать про те, що у штучно створеному Грунт! територи рекультивацп Запор!зького кар'еру ОГЗК у майбутньому складуться еколопчш умови, сприятлив! для юнування Грунтових безхребетних. Можна прогнозувати, що июля проведення бюлопчного етапу рекультивацп, який полягае у заавант рекультивованих Грунт!в еколопчно стшкими багатсрчними травами в!дбу-деться подальше полшшення еколопчних властивостей Грунту, зокрема, збшьшиться його шпаруват!сть ! насичен!сть органичною речовиною. П!сля цього складуться оптимальн! умови для !сну-вання угруповань безхребетних тварин, притаманних природним зональним Грунтам, що спричинятиме 1х подальшш натуратзацц та пщвищенню ст!йкост! до до антропогенних чинник!в.
Досл!дження проведене у НД1 бюлогп Дншровського нацюнального ушверситету ¡меш Олеся Гончара. Матер!али - частина дослщжень у рамках держбюджетних тем Мшютерства освгти ! науки Укра1ни № 1-325-17 «Еколог!чн! основи зоопертинентного впливу тварин на процеси оптим!зацп природних ! порушених екосистем в умовах сучас-ного природокористування», № 1-290-15 «Зоогенш мехашзми екосис-темних сервгав та розробка еколопчних принцишв !х збереження ! вщновлення», а також догов!рно! роботи з ДП «Дншропетровський науково-дослщний та проектний !нститут землеустрою». Автори ви-словлюють подяку шженерам С. С. Наз!мову, А. О. Неклес!, провщному сиецiалiсту Л. В. Мщенко за допомогу та сшвробпництво в науково-дослвдницькш робот!.
References
Albrecht, A., Angers, D. A., Beare, M. H., & Blanchart, E. (1998). Soil aggregation, soil organic matter and soil biota interactions: Implications for soil fertility recapitalization in the tropics. Cahiers Agricultures, 7(5), 357-363. Arinushkina, E. V. (1970). Rukovodstvo po khimicheskomu analizu pochv [Manual
to soils chemical analysis]. Moscow State University, Moscow (in Russian). Atiyeh, R. M., Lee, C., Edwards, A., Arancon, N. Q., & Metzger, J. D. (2002). The influence of humic acids derived from earthworm-processed organic wastes on plant growth. Bioresource Technology, 84(1), 7-14. Beniston, J. W., Lal, R., & Mercer, K. L. (2016). Assessing and managing soil quality for urban agriculture in a degraded vacant lot soil. Land Degradation and Development, 27(1), 996-1006.
Blouin, M., Hodson, M. E., Delgado, E. A. (2013). A review of earthworm impact on soil function and ecosystem services. Journal of European Soil Science, 64(1), 161-182.
Brevik, E. C., & Sauer, T. J. (2015). The past, present, and future of soils and human health studies. Soil, 1(1), 35-46.
Brygadyrenko, V. V. (2016). Influence of litter thickness on the structure of litter macrofauna of deciduous forests of Ukraine's steppe zone. Visnik Dnipro-petovsk University. Biology, Ecology, 24(1), 240-248.
Eisenhauer, N. (2010). The action of an animal ecosystem engineer: Identification of the main mechanisms of earthworm impacts on soil microarthropods. Pedobiologia, 53(1), 343-352.
Halperyn, A. M., Ferster, V., & Shef, K.-Y. (2016). Tekhnohenni masyvy ta ok-horona pryrodnykh resursiv [Technogenic massives and protection of natural resources]. Moscow State University, Moscow (in Ukrainian).
Ivanova, K. V. (2014). Introduktsiya Eisenia fétida na fone biologicheskogo za-gryazneniya i izmeneniya agrokhimicheskikh kharakteristik pochvy pshe-nichnogo polya [Introduction of Eisenia fétida under condition of biological contamination and changes in agrochemical characteristics of the wheat field]. Omskiy Nauchnyy Vestnik, 128(1), 178-182 (in Russian).
Jachimko, B. (2012). The influence of lignite mining on water quality. In: Voudouris, K., & Voutsa, D. (Eds.). Water quality monitoring and assessment. InTech, Croatia, 373-390.
Karaca, A. (2011). Biology of earthworms. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg.
Keesstra, S. D., Bouma, J., Wallinga, J., Tittonell, P., Smith, P., Cerda, A., Monta-narella, L., Quinton, J. N., Pachepsky, Y., van der Putten, W. H., Bardgett, R. D., Moolenaar, S., Mol, G., Jansen, B., & Fresco, L. O. (2016). The significance of soils and soil science towards realization of the United Nations Sustainable Development Goals. Soil, 2(1), 111-128.
Khaledian, Y., Kiani, F., & Ebrahimi, S. (2012). The effect of land use change on soil and water quality in Northern Iran. Journal of Mountain Science, 9(6), 798-816.
Khaledian, Y., Kiani, F., Ebrahimi, S., Brevik, E. C., & Aitkenhead-Peterson, J. (2017). Assessment and monitoring of soil degradation during land use change using multivariate analysis. Land Degradation and Development, 28(1), 128-141.
Kul'bachko, Y. L., Didur, O. O., Loza, I. M., Pakhomov, O. E., & Bezrodnova, O. V.
(2015). Environmental aspects of the effect of earthworm (Lumbricidae, Oli-gochaeta) tropho-metabolic activity on the pH buffering capacity of remediated soil (Steppe zone, Ukraine). Biology Bulletin, 42(10), 899-904.
Kul'bachko, Y., Loza, I., Pakhomov, O., & Didur, O. (2011). The zoological remediation of technogen faulted soil in the industrial region of the Ukraine Steppe zone. Sustainable Agricultural Development, Springer Science + Business Media, New York. pp. 115-123.
Kulbachko, Y. L., Didur, О. А., Loza, I. M., & Kryuchkova, A. I. (2016). Effects of saprophages (Earthworms, Lumbricidae, and Millipedes, Diplopoda) on ecosystem services implementation: Optimization of some ecological functions in remediated soil. In: Issues of the ecosystem services provided by animals under anthropogenic pressure within Ukrainian steppe. East West Association for Advanced Studies and Higher Education GmbH. pp. 62-87.
Lovinska, V., Sytnyk, S., Kharytonov, M., & Loza, I. (2016). Features of pine stands function in Dnieper North Steppe, Ukraine. The Journal Agriculture and Forestry, 62(1), 155-163.
Marín, A., Andrades, M., Iñigo, V., & Jiménez-Ballesta, R. (2016). Lead and cadmium in soils of La Rioja vineyards, Spain. Land Degradation and Development, 27(1), 1286-1294.
Moebius-Clune, B. N., Moebius-Clune, D. J., Gugino, B. K., Idowu, O. J., Schindelbeck, R R, Ristow, A. J., van Es, H. M., Thies, J. E., Shayler, H. A., McBride, M. B., Kurtz, K. S. M, Wolfe, D. W., & Abawi, G. S. (2016). Comprehensive assessment of soil health. Cornell University, Geneva, NY.
Mueller, L., Sheudshen, A. K., & Eulenstein, F. (2016). Novel methods for monitoring and managing land and water resources in Siberia. Springer Water, 75-110.
Pecharová, E., Martis, M., & Kasparová, I. (2011). Environmental approach to methods of regeneration of disturbed landscapes. Journal of Landscape Studies, 4(2), 71-80.
Pereira, P., Ferreira, A., Pariente, S., Cerda, A., Walsh, R. P. D., & Keesstra, S.
(2016). Preface: Urban soils and sediments. Journal of Soils and Sediments, 16(11), 2493-2499.
Rodríguez-Seijo, A., Alfaya, M. C., Andrade, M. L., & Vega, F. A. (2016). Copper, chromium, nickel, lead and zinc levels and pollution degree in firing range soils. Land Degradation and Development, 27(1), 1721-1730.
Zhuravel, N. Y., Lezhenina, I. P., Klochko, P. V., & Yaremenko, V. V. (2013). Monitoring pochvennoy mezofauny na rekul'tivirovannykh zemlyakh Ignat'yevskogo gazoneftyanogo mestorozhdeniya (Ukraina, Poltavskaya oblast') [Monitoring of soil mesofauna on recultivated lands of Ignatievsky gas and petroleum mine (Ukraine, Poltava region)]. The Journal of V. N. Ka-razin Kharkiv National University. Biology, 1056, 109-116 (in Russian).
