CC BY
92
Литература
1. Звягинцев Д.Г. Некоторые концепции строения и функционирования комплекса микроорганизмов // Вестник МГУ. Сер.17. Почвоведение. - 1978. - № 4. - С. 48-56.
2. Звягинцев Д.Г., Бабьева И.П., Зенова Г.М. Биология почв. - М.: Изд-во МГУ, 2005. - 445 с.
3. Краснобрыжая М.А., Фомина Н.В. Оценка активности гидролитических ферментов агрогенно-преобразованных почв // Вклад молодых ученых в аграрную науку: мат-лы Междунар. науч.-практ. конфер. - Самара, 2013. - С. 47-51.
4. Методы почвенной микробиологии и биохимии / под ред. Д.Г. Звягинцева. - М.: Изд-во МГУ, 1991. - 303 с.
5. Семиколенных А.А. Каталазная активность почв северной тайги (Архангельская область) // Почвоведение. - 2001. - № 1. - С. 90-96.
6. Славнина Т.П., Инишева Л.И. Биологическая активность почв Томской области. - Томск: Изд-во ТГУ, 1987. - 216 с.
7. Сорокина О.А., Сорокин Н.Д. Влияние сосновых культур на биологические свойства старопахотных почв // Лесоведение. - 2006. - № 3. - С. 24-30.
8. Сорокина О.А., Сорокин Н.Д., Фомина Н.В. Изменение гумусового состояния и биологической активности при вовлечении серых почв из-под леса в пашню // Вестник КрасГАУ. - 2006. - № 12. - С. 72-78.
9. Фомина Н.В. Микробиологическая диагностика почв лесных питомников Красноярского края. - Красноярск: Изд-во КрасГАУ, 2008. - 144 c.
10. Хазиев Ф.Х. Системно-экологический анализ ферментативной активности почв. - М.: Наука, 1982. - 203 с.
11. Щербакова Т.А. Почвенные ферменты, их выделение, свойства и связи с компонентами почвы // Почвоведение. - 1980. - № 5. - С. 85-92.
12. Microflora / J. Bloem et al.// Breure. - 2003. - T. 1. - P. 55.
УДК 631.45 А.Ф. Литвиненко
ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВОПОДОБНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ В ТЕХНОГЕННЫХ ЛАНДШАФТАХ
НАЗАРОВСКОЙ КОТЛОВИНЫ
Приводятся результаты исследований на нарушенных угольными разработками территориях На-заровской котловины. Анализ морфологических, физико-химических признаков и микроэлементного состава реплантозёмов даёт представление об их постепенном преобразовании.
Ключевые слова: реплантозёмы, плодородие, техногенный ландшафт, почвоподобные образования, гумус, микроэлемент, коэффициент техногенной концентрации, суммарный показатель загрязнения.
Л.Е. ИМпвпко
THE CHARACTERISTICS OF SOIL-LIKEFORMATIONS IN THE TECHNOGENIC LANDSCAPES
OF NAZAROVO HOLLOW
The research results on theareas disturbed by coal mining of Nazarovo hollow are presented. The analysis of morphological, physical and chemical characteristics and microelement composition of replantozems gives an idea of their gradual transformation.
Key words: replantozems, fertility, technogenic landscape, soil-like formations, humus, microelement, technological concentration coefficient, total pollution index.
Введение. В результате разработки угольных месторождений современной высокопроизводительной техникой естественные ландшафтные системы на огромных пространствах уничтожаются или коренным образом преобразуются [14, 20, 21]. Показателем специфичности таких ландшафтов является восстанавливающийся почвенный покров. Его формирование и состояние определяются технологией рекультивации. Почвы техногенных ландшафтов не являются результатом почвенных процессов. Они состоят из насыпных слоев [8], выделяются в техногенные поверхностные образования (ТПО), которые недостаточно изучены.
Цель работы. Выявление особенностей морфологического строения, физико-химических свойств и плодородия почвоподобных образований на техногенных ландшафтах Назаровской котловины.
Объекты и методы исследований. Исследования проводились на техногенных ландшафтах угольного разреза «Назаровский», расположенного в лесостепной зоне Назаровской котловины Средней Сибири. В настоящее время разрез сориентирован на единственного потребителя - Назаровскую ГРЭС и добывает столько угля, сколько требуется станции. В среднем это 4,5 млн т в год.
Климатические условия Назаровской котловины отличаются значительной континентальностью и большой изменчивостью их показателей во времени [1,12,17]. В почвенном покрове сельскохозяйственных угодий преобладают черноземы выщелоченные высоко- и среднегумусовые среднемощные тяжелосуглинистые [5]. Угольными разработками здесь нарушено более 3 тыс. гектаров сельскохозяйственных и лесных угодий, из них восстановлено около 1,5 тыс. га, в том числе под сельскохозяйственные угодья - 700 га [2].
Объектами исследований служили техногенные поверхностные образования, сформированные в результате сельскохозяйственной рекультивации нанесением на технически спланированные отвалы вскрышных пород гумусово-аккумулятивного горизонта, снятого и складированного перед началом разработки угольного разреза, расположенные на Восточном (2 п.п.) и Сереженском (4 п.п.) гидроотвалах и Бестранспортном отвале (3 п.п.) Назаровского угольного разреза [23]. В качестве контроля - агрочернозем глинисто-иллювиальный (чернозем выщелоченный) (5 п.п.). Породы, слагающие отвалы, представлены хаотичной смесью песчаников, алевролитов, серо-желтых опесчаненных суглинков и глин, углистых аргиллитов, палевых лессовидных карбонатных пород глинистого и суглинистого состава [18, 23, 24].
Техногенные поверхностные образования вначале были отнесены [22] к технозёмам, затем, используя классификацию [9], - к группе квазизёмов, подгруппе реплантозёмов [25]. В почвенных разрезах на каждой пробной площади описаны макроморфологические признаки [19] и отобраны пробы сплошной колонкой до глубины 100-130 см. Показатели химических и физико-химических свойств в отобранных пробах определялись по [3]. Концентрация микроэлементов определялась спектрометрическим методом с помощью компьютеризированной аналитической системы PSCO/IS1 IBM - PC 4250 [4].
Результаты исследований и их обсуждение. Реплантозёмы - ТПО в настоящий период используются под пашню и пастбище. Они имеют следующий морфологический профиль: PU - AU - С (табл. 1). Мощность искусственно созданного аккумулятивного горизонта реплантозёмов очень варьирует (25-64 %), что является специфической особенностью почвенного покрова техногенных ландшафтов [22]. По морфологическим признакам эта часть профиля аналогична гумусовому горизонту черноземов, являющихся зональными почвами в Назаровской котловине.
Таблица 1
Морфологические признаки реплантозёмов [22]
Пробная площадь Горизонт Глубина, см Морфология
1 2 3 4
Легкий суглинок черной окраски, комковато-зернистой структуры,
PU 0 - 30 рыхлый, тонкопористый. Много тонких корней и соломистых остатков. Встречаются корневины
Темно-серый легкий суглинок, мелкоореховато-зернистой структу-
AU 30 - 70 ры, плотнее предыдущего, крупнопористый. Много тонких корней в верхней части горизонта. Корневины - полые или заполнены хорошо разложившейся растительной массой
Средний суглинок с глубокими черно-серыми гумусовыми язычка-
2-я С1 70 - 113 ми среди бурых пятен. Структура непрочно призмовидно-ореховатая с глянцевой лакировкой стенок агрегатов. Плотный. Встречаются тонкие корни и укие полые корневины
Коричневато-бурый средний суглинок ореховато-призмовидной
структуры с отчетливой глянцевой лакировкой граней структурных
С2 113 - 150 отдельностей, плотный многотонкопористый. Встречаются горизонтальные потемнения хорошо выветрившегося бурого угля и углистого аргиллита, редко тонкие корни, ржавые точки и полоски оксида железа (III), корневины
Окончание табл. 1
1 2 3 4
3-я O 0 - 2 Травяная подстилка (дернина)
АШ 2 - 5 Средний суглинок темно-серой окраски, комковато-мелкоореховатой структуры, уплотненный. Отмечаются обильно корни, корневые волоски, полуразложившиеся растительные остатки. Встречаются галька, щебень. Полые корневины образуют узоры на гранях структурных отдельностей, встречаются бурые вкрапления мелкозёма
АU 5 - 80 Почти чёрный, с множеством буро-коричневых округлых пятен средний суглинок. Структура зернисто-комковатая, у буро-коричневых пятен - плитчатая. Уплотненный. Включения твердых и распадающихся угольных пластинок. Встречаются заполненные растительной трухой корневины, много ржавых точек и полосок
С1 80 - 100 Очень пестрый средний суглинок. Структура непрочно комковато-плитчатая, встречаются отдельности с ореховатостью, уплотненный. Включения корневых волосков, гравия, почти разрушенных пластин угля или углистого аргиллита. Корневины - узкие, с гумусовой прокраской, много ржавчины за счёт Fe2Oз
С2 100 - 120 Палево-сизый средний суглинок, непрочно плитчатой структуры, плотный. Включения оксидов железа. Встречаются корневины
4-я O 0 - 3 Травяная подстилка с мелкими комочками почвы (дернина)
АU 3 - 30 Буровато-темно-серый легкий суглинок, ореховато-комковатой структуры, плотный, пористый. Отмечается много тонких корней, щебень, дресва. Корневины, заполненные трухой, единичные ржавые точки Fe2Oз
С1 30 - 58 Бурый легкий суглинок, комковато-ореховатой структуры, очень плотный, тонкопористый. Встречаются угольные пластинки, дресва. Много крупных ржаво-красных вытянутых полосок, имеются зеленовато-белесые пятнышки выветрившихся обломков алевролита
С2 58 - 79 Средний суглинок с буровато-красной с темно-серыми пятнами окраской, глыбисто-комковато-ореховатой структурой, очень плотный. Много тонких корней, дресвы и щебня. Корневины, Fe2Oз
С3 79 - 100 Средний суглинок зеленовато-белесый, с полосками и пятнами красно-бурого цвета, глыбисто-комковато-ореховатой структуры, менее плотный, крупнопористый. Включения тонких корней, дресвы. Корневины, красно-рыжие точки Fe2Oз
5-я PU 0 - 23 Почти чёрный средний суглинок, комковато-зернистой структуры, рыхлый, тонкопористый, тонкотрещиноватый. Много тонких живых и мертвых корней, семена сорняков. Корневины с сохранившимися и полуразложившимися корнями, соломой
АU 23 -40 Темно-серый тяжелый суглинок, комковато-мелкоореховатой структуры, уплотненный, часто крупнопористый. Встречаются корневые волоски. Отмечаются узоры от гумуса и корней на гранях агрегатов, корневины с гумусированной прокраской стенок
ВI 40 - 60 Буро-коричневый с желтым оттенком тяжелый суглинок с непрочно комковатой структурой, уплотненный, часто крупнопористый. Включения живых тонких корней. Отмечаются гумусовые язычки, полоски, на отдельных агрегатах глинистые или гумусово-глинистые кутаны
Вса 60 - 78 Желто-палевый средний суглинок, непрочно комковатой структуры, плотный, часто крупнопористый. Живые тонкие корни. Корневины, пятна оксидов железа, карбонаты в форме псевдомицелия
ВСса 78 - 100 Желто-палевый средний суглинок, непрочно ореховато-плитчатой структуры, плотный, часто крупнопористый. Карбонаты, оксиды железа, легкая сизоватость
СсА 100 - 120 Палево-желтый средний суглинок, ореховато-плитчатой структуры, плотный, часто пористый. Карбонаты, оксиды железа, легкая сизоватость
В строении профиля реплантоземов выделяется гумусово-аккумулятивный горизонт и горизонт С, который разделяется на подгоризонты по окраске. Общим морфологическим признаком горизонтов С на всех исследуемых участках является наличие в них крупнозема из плотных обломочных пород, плиток и пластинок алевролита, аргиллита и бурого угля. Отличия проявляются в разной мощности горизонтов, неоднородном гранулометрическом составе и окраске. Распространение корневых систем растительности до глубины 80-100 см указывает на протекающие почвообразовательные процессы.
Как видим (табл. 2), реплантозёмы по содержанию гумуса не уступают агрочернозёму глинисто-иллювиальному. Наибольшей гумусностью характеризуются почвоподобные образования на Бестранспортном отвале и Восточном гидроотвале, наименьшей - на Сереженском гидроотвале. Различия в распределении гумуса по профилю объясняются неодинаковым уровнем биологического освоения участков и качеством созданного корнеобитаемого слоя. По мнению [16], характер распределения гумуса в искусственных почвах обусловлен приемами сельскохозяйственной рекультивации.
Данные потенциометрического измерения показателя водородного потенциала демонстрируют несущественные различия рН в рекультивированных почвах и агрочерноземе. Почвенно-поглощающий комплекс насыщен Са2+ и Мд2+, что является характерным для зональных почв данного региона. Преобладающим катионом является Са2+. Наибольшим количеством обменного кальция в верхнем горизонте характеризуются почвоподобные образования Восточного гидроотвала (20-21 мг/экв), наименьшим содержанием - Бестранспортный отвал (9-11 мг/экв). Вниз по профилю содержание обменных кальция и магния однонаправленно и постепенно уменьшается.
Во всех почвенных профилях наблюдаются изменения в валовом содержании SiO2, Al2Oз, Fe2Oз, CaO, МдО (табл. 2), что объясняется неравномерным распределением илистых фракций. По мнению [13], изменения в валовом составе молодых почв в первую очередь могут быть связаны с перемещениями отдельных фракций мелкозема, которые происходят в процессе перемешивания и усадки пород после отсыпки отвалов. При этом слои с меньшим или большим содержанием разных элементов находятся на разной глубине.
Таблица 2
Химические и физико-химические показатели реплантозёмов
Молеку-
Генетический Глубина, см Валовые, % лярные отноше- Гумус, % рНка Обменные катионы, м-экв/100 г
горизонт ния
ЭЮ2 Ре2йэ АЮэ СаО МдО Э1О2 : Р2Оэ Сумма Са2+ Мд2+
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
2-я п.п. Восточный гидроотвал
0 - 10 75,62 4,69 13,22 6,30 3,16 4,22 7,65 5,73 31,37 20,10 11,27
PU 10 - 20 74,04 4,34 13,00 6,51 3,44 4,27 8,12 5,72 32,00 20,57 11,43
20 - 30 74,66 4,28 12,85 6,69 3,53 4,36 7,96 5,90 32,34 20,86 11,48
30 -40 75,02 4,54 13,20 6,75 3,78 4,23 8,56 5,96 33,13 21,55 11,58
АU 40 - 50 76,26 4,52 13,34 6,31 3,77 5,72 8,44 5,70 32,93 21,42 11,51
50 - 60 73,66 4,47 13,62 7,00 3,93 4,07 7,34 5,93 32,80 21,18 11,62
60 - 70 74,65 4,73 14,35 6,03 3,89 3,91 7,22 6,00 32,53 20,99 11,54
70 - 80 70,54 5,30 13,80 6,81 3,93 3,69 4,76 6,09 30,00 19,11 10,89
С1 80 - 90 68,19 6,26 14,23 7,15 3,63 3,33 3,14 5,95 26,76 16,82 9,94
90 -100 60,77 9,68 14,52 8,33 3,79 2,51 1,62 5,76 22,26 14,15 8,11
100 - 110 61,65 10,16 14,96 8,44 3,78 2,45 1,51 5,79 22,54 14,32 8,22
С2 110 - 120 62,92 10,15 14,93 8,52 3,68 2,51 1,52 5,77 21,72 13,81 7,91
120 - 130 61,88 9,95 15,04 8,06 3,65 2,47 1,34 5,63 20,66 12,95 7,71
3-я п.п. Бестранспортный отвал
о 0 - 10 80,30 1,77 10,54 1,34 1,19 6,52 9,33 5,11 25,99 16,74 9,25
10 - 20 73,00 2,95 9,78 1,83 2,66 5,73 12,24 5,40 36,47 24,77 11,70
20 - 30 89,09 0,79 9,03 0,98 4,13 9,07 14,96 5,79 30,40 21,28 9,12
30 -40 73,74 1,42 9,88 2,22 3,73 6,53 13,63 5,13 26,54 18,11 8,43
АU 40 - 50 76,36 1,39 9,18 0,94 2,95 7,22 12,50 5,63 25,96 17,63 8,33
50 - 60 89,57 1,31 9,37 0,50 3,42 8,39 11,50 5,30 22,93 15,51 7,42
60 - 70 80,59 1,23 9,56 0,95 3,88 7,47 10,40 5,53 31,74 21,72 10,02
70 - 80 80,59 1,52 8,53 0,31 3,31 8,02 9,85 5,64 25,84 17,14 8,70
С1 80 - 90 71,61 3,53 8,53 5,48 2,73 5,48 8,56 5,56 15,96 9,34 6,62
90 -100 71,21 2,94 8,53 4,21 1,67 6,21 5,90 5,10 15,19 8,65 6,54
С2 120 - 130 66,73 4,32 7,51 8,07 2,87 5,64 4,67 5,72 15,41 8,98 6,43
Окончание таблицы 2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
4-я п.п. Сереженский гидроотвал
О 0 - 10 67,47 4,44 14,28 7,26 2,33 3,60 7,63 5,63 30,80 19,14 11,66
Аи 10 - 20 67,91 4,73 15,00 7,40 2,50 3,44 5,44 5,90 29,82 18,36 11,46
20 - 30 68,54 5,25 15,11 7,20 2,68 3,37 5,00 6,07 29,97 18,61 11,36
С1 30 -40 67,98 5,54 15,50 7,05 2,72 3,23 4,74 6,10 30,18 18,78 11,49
40 - 50 67,73 5,58 15,64 7,25 2,85 3,19 4,37 6,26 29,35 18,35 11,09
50 - 60 65,93 6,52 15,76 7,55 3,02 2,96 3,86 6,18 29,14 18,11 11,03
С2 60 - 70 63,87 6,77 17,08 7,05 2,88 2,68 3,71 6,17 28,07 17,34 10,73
70 - 80 61,58 7,63 18,62 6,75 2,94 2,35 3,95 6,17 28,64 17,53 11,11
С3 80 - 90 59,08 6,60 18,34 9,62 3,99 2,37 3,84 6,39 30,49 18,34 12,15
90 -100 62,84 4,48 18,96 12,58 5,41 2,68 2,60 6,46 31,23 18,87 12,36
5-я п.п. Агрочернозём глинисто-иллювиальный
ри 0 - 10 73,43 4,46 12,89 7,09 2,88 4,23 7,23 5,66 30,96 19,70 11,26
10 - 20 73,43 4,61 13,11 7,65 2,98 4,14 6,38 5,78 30,63 19,46 11,17
Аи 20 - 30 66,82 6,50 14,18 9,07 3,61 3,23 3,55 6,05 27,33 17,26 10,07
30 -40 62,20 7,80 14,93 9,45 3,63 2,74 2,34 6,26 23,30 14,93 8,37
В1 40 - 50 62,05 9,55 15,07 9,00 3,74 2,52 1,98 5,81 23,76 15,07 8,69
50 - 60 60,57 8,28 15,67 10,38 4,59 2,53 1,63 5,94 24,65 15,67 8,98
Вса 60 - 70 57,98 7,47 13,89 10,83 4,70 2,71 0,61 5,99 22,05 13,89 8,16
70 - 80 60,84 7,22 13,17 10,45 4,44 3,00 0,67 5,88 21,33 13,17 8,16
Сса 80 - 90 61,51 7,96 13,77 9,76 4,14 2,83 1,12 5,89 22,20 13,77 8,43
90 -100 61,22 6,90 13,51 9,32 3,92 2,99 1,05 5,99 21,73 13,51 8,22
В почвообразующей породе отвалов 63,99 7,2 16,98 9,63 3,98 2,90
Для выявления процессов развития почв мы использовали коэффициент дифференциации (Ка), представляющий собой отношение содержания того или иного показателя (элемента, соединения) в горизонте накопления к таковому в почвообразующей породе (табл. 3).
Таблица 3
Коэффициент дифференциации К
Горизонт Мощность, см Гумус ЭЮ2 А12О3 Рв203 СаО МдО
2-я п.п. Восточный гидроотвал
ри 0 - 30 2,73 1,20 0,77 0,63 0,67 0,85
Аи 30 - 70 2,72 1,17 0,80 0,63 0,38 0,97
3-я п.п. Бестранспо ртный отвал
Аи1 0 - 5 3,22 1,25 0,62 0,25 0,14 0,30
Аи2 5 - 80 4,19 1,26 0,55 0,21 0,11 0,86
4-я п.п. Сереженский гидроотвал
Аи 0 - 30 2,08 1,06 0,87 0,67 0,76 0,63
5-я п.п. Агрочернозём глинисто-иллювиальный
ри 0 - 23 2,35 1,15 0,77 0,63 0,77 0,74
Аи 23 - 40 1,02 1,01 0,86 1,00 0,96 0,91
В1 40 - 60 0,62 0,96 0,91 1,24 1,01 1,05
Известно научное положение [13], утверждающее, что по мере развития почв Ка по отдельным показателям в глубь по профилю уменьшается. Судя по характеру изменений К ЭЮ2, АЬОз, Рв20з СаО, МдО в профиле реплантозёмов, мы предполагаем, что верхняя часть вскрышной породы, лежащей сразу же под гумусовым горизонтом, уже затронута почвообразовательными процессами.
Результаты проведенного геохимического исследования почвоподобных образований представлены в таблице 4. Наиболее неравномерное (скачкообразное) распределение микроэлементов характерно для Восточного и Бестранспортного отвалов. В агрочерноземе глинисто-иллювиальном таким распределением ха-
рактеризуется только медь. В профиле Восточного гидроотвала отмечается аккумулятивный тип распределения свинца, цинка, мышьяка. Наблюдаются лишь незначительные колебания концентрации элементов в отдельных слоях.
Таблица 4
Валовое содержание микроэлементов в реплантозёмах и зональной почве, мг/кг
Генетический горизонт Глубина, см Элемент
Ос1 Со Сг Си Мп № РЬ 7п Дв Ид
2-я п. п. Восточный гидроотвал
ри 0 - 10 0,099 10,20 16,64 16,46 516,76 24,41 11,02 52,84 5,96 0,0083
10 - 20 0,125 11,14 16,57 16,91 513,58 26,59 11,12 54,38 6,20 0,0099
20 - 30 0,117 10,52 14,68 16,13 516,23 25,07 11,22 53,41 5,94 0,0118
Аи 30 -40 0,127 11,15 15,54 16,34 504,72 27,08 11,62 55,15 6,55 0,0126
40 -50 0,119 10,28 18,44 17,40 501,23 27,16 11,52 54,98 6,42 0,0078
50 - 60 0,138 10,34 16,37 16,62 484,32 25,84 11,58 55,23 6,16 0,0115
60 - 70 0,137 10,78 19,62 16,91 487,45 26,19 11,35 56,00 6,16 0,0119
С1 70 - 80 0,128 9,84 18,56 14,86 478,71 22,33 11,20 52,20 5,26 0,0108
100 - 110 0,142 9,12 29,55 15,78 446,33 26,57 12,21 42,11 4,77 0,0251
С2 110 - 120 0,143 9,10 27,27 15,15 457,92 25,66 12,18 40,53 4,73 0,0234
120 - 130 0,143 9,13 31,79 15,59 446,32 27,05 12,09 40,35 4,57 0,0252
3-я п.п. Бестранспортный отвал
О 0 - 10 0,079 7,64 15,42 11,06 489,92 13,31 11,15 46,32 3,34 0,0407
Аи 10 - 20 0,248 7,44 19,92 14,04 413,24 25,33 14,79 56,56 3,55 0,0401
20 - 30 0,139 9,95 17,25 12,51 503,02 21,78 11,34 52,48 3,08 0,0308
30 -40 0,153 8,29 12,58 10,11 449,46 23,84 13,47 52,20 4,46 0,0442
40 -50 0,141 7,88 11,03 10,33 438,18 20,73 12,52 50,47 3,86 0,0437
50 - 60 0,076 7,64 5,33 5,24 440,61 12,42 9,72 45,44 3,71 0,0116
60 - 70 0,137 7,76 23,36 13,09 462,00 17,22 10,70 49,94 2,72 0,0384
70 - 80 0,050 10,60 27,00 14,40 564,83 17,21 9,02 47,58 2,88 0,0293
С1 80 - 90 0,133 5,96 0,35 0,49 356,89 8,92 10,18 32,02 1,02 0,0050
90 -100 0,083 6,16 4,98 0,42 380,33 10,07 10,15 25,31 0,61 0,0056
С2 100 - 120 0,125 6,59 5,43 3,35 355,45 18,21 12,46 26,87 2,65 0,0135
4-я п.п. Сереженский гидроотвал
О 0 - 10 0,101 8,58 10,98 12,44 476,24 17,07 10,46 46,76 4,94 0,0277
Аи 10 - 20 0,099 8,85 10,54 12,72 483,69 19,07 11,00 44,46 5,11 0,0260
20 - 30 0,102 9,50 12,68 13,81 489,34 21,01 10,93 45,60 5,36 0,0222
С1 30 -40 0,103 9,95 13,62 14,22 493,34 23,04 11,23 44,96 5,66 0,0228
40 -50 0,099 9,76 14,17 14,04 500,65 22,66 11,17 44,25 5,46 0,0234
50 - 60 0,116 9,62 17,18 14,37 474,61 23,76 11,27 43,64 5,29 0,0260
С2 60 - 70 0,103 9,48 13,76 13,41 475,61 22,94 11,48 40,51 5,24 0,0320
70 - 80 0,114 9,33 8,63 12,11 465,67 22,22 11,80 39,14 5,30 0,0414
С3 80 - 90 0,192 8,76 4,04 10,59 436,55 23,56 13,22 37,13 5,25 0,0481
90 -100 0,184 8,08 0,60 8,24 456,45 19,76 14,96 35,54 4,77 0,0482
5-я п.п. Агрочернозём глинисто-иллювиальный
ри 0 - 10 0,104 9,27 16,31 15,63 488,61 21,47 10,84 51,81 5,48 0,0128
10 - 20 0,101 8,85 17,28 15,66 483,57 20,82 11,09 50,98 5,44 0,0114
Аи 20 - 30 0,127 9,00 23,55 15,54 451,91 22,51 11,46 45,67 4,68 0,0219
30 -40 0,131 8,92 31,08 17,60 455,47 26,52 11,80 42,65 4,65 0,0273
40 -50 0,146 9,06 31,62 16,45 467,81 26,06 11,95 42,23 4,63 0,0241
50 - 60 0,159 9,12 29,80 17,23 465,84 27,70 12,99 43,39 4,77 0,0270
Вод 60 - 70 0,177 8,79 36,24 17,78 458,53 28,49 13,19 41,87 4,31 0,0337
70 - 80 0,140 8,62 26,20 14,98 456,82 25,06 13,45 59,71 4,51 0,0254
90 -100 0,131 9,01 30,15 16,75 501,82 25,35 12,79 40,32 4,60 0,0241
Вскрышная порода отвалов 0,152 8,042 12,43 9,38 418, 02 22,08 12,90 34,55 4,10 0,0287
Кларк в почвах мира[6] 0,5 8 200 20 850 40 10 50 5
Сопоставление среднего содержания валовых форм микроэлементов в реплантозёмах Восточного и Сереженского гидроотвалов со средними мировыми значениями [6] показало превышение концентрации Со на 2,13 и 1,13 мг/кг, РЬ - 1, 56 и 1,82 мг/кг и Дв - 0,63 и 0,21 мг/кг соответственно. В реплантозёмах Бестранспортного отвала для большинства микроэлементов не обнаружено превышений кларковых значений за исключением свинца. Агрочернозем глинисто-иллювиальный характеризуется небольшим превышением кларковых значений Со (0,95 мг/кг) и РЬ (2,20 мг/кг).
Содержание кобальта и свинца, превышающее мировые кларки, в почвоподобных образованиях и аг-рочернозёме глинисто-иллювиальном Назаровской котловины объясняется особенностями геохимии исследуемой территории. По данным [7], почвы Назаровской котловины характеризуются более высоким средним содержанием микроэлементов по сравнению с кларковыми значениями почв мира. Валовое содержание Сс1, Сг, Си, Мп, N1 и на всех пробных площадях находится в пределах кларковых значений.
Для почвенно-геохимической оценки был рассчитан, по [11], коэффициент техногенной концентрации (КТК) микроэлементов, представляющий собой отношение среднего содержания элемента в верхних слоях ТПО к его среднему содержанию в гумусовом горизонте агрочернозёма глинисто-иллювиального.
Установлено, что средние концентрации марганца и мышьяка в поверхностном слое реплантозёмов Восточного гидроотвала превышают концентрации элементов в естественных почвах (рис.). Реплантозёмы Бестранспортного отвала характеризуются повышенными концентрациями элементов, относящихся к первому классу опасности, - СС, 7п, РЬ, Нд.
КТК 3
2,5 2 1,5 1
0,5 0
Восточный гвдроотвал К Бестранспортный отвал □ Сереженский гвдроотвал
Cd Со Сг Си Mn N Pb Zn As Нд
Микроэлемент
Коэффициенты техногенной концентрации микроэлементов в ТПО
Анализ коэффициентов техногенной концентрации микроэлементов в поверхностном слое репланто-зёмов позволил нам дать оценку совокупного действия микроэлементов с помощью суммарного показателя загрязнения (7с), который представляет собой сумму превышений коэффициентов техногенной концентрации химических элементов [10, 15]. Величина составила в ТПО Восточного и Сереженского гидроотвалов 1,73 и 1,64 соответственно, в ТПО Бестранспортного отвала - 2,99, что свидетельствует о минимальном допустимом уровне загрязнения реплантозёмов.
Заключение. Почвы, сформированные на отвалах вскрышных пород угольного разреза «Назаров-ский», отличаются высоким содержанием гумуса и суммы обменных оснований, нейтральной и слабокислой реакцией почвенного раствора. Закономерности концентрации и профильного распределения микроэлементов в реплантоземах специфичны и определяются особенностями формирования и развития почв. Уровень содержания большинства микроэлементов, за исключением кобальта, свинца и мышьяка, в почвах и почво-подобных образованиях не превышает кларковых значений. Коэффициенты техногенной концентрации элементов и суммарный показатель загрязнения свидетельствуют, что содержание микроэлементов в ре-плантоземах Назаровской котловины соответствует допустимому уровню.
Таким образом, почвоподобные образования Назаровской котловины обладают плодородием, не уступающим плодородию зональных почв, и являются пригодными для сельскохозяйственного использования.
Литература
1. Агроклиматический справочник по Красноярскому краю и Тувинской автономной области. - М.: Гидрометеор. изд-во, 1961. - 284 с.
2. Андроханов В.А., Овсянникова C.B., Курачев В.М. Техноземы: свойства, режимы, функционирование.
- Новосибирск: Наука, 2000. - 200 с.
3. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. - М.: Изд-во МГУ, 1970. - 478 с.
4. Борцов B.C. Использование автоматизированной системы на основе обратательной спектроскопии в исследовании агроценозов: автореф. дис.... канд. биол. наук. - Красноярск: Изд-во КрасГАУ, 2002. - 18 с.
5. Бугаков П.С., Горбачёва С.М., Чупрова В.В. Почвы Красноярского края. - Красноярск, 1981. - 128 с.
6. Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах. - М.: Изд-во АН СССР, 1957. - 279 с.
7. Волошин Е.И. Содержание и распределение микроэлементов в почвах Средней Сибири // Вестник КрасГАУ. - 2008. - № 4. - С. 28-37.
8. Гаджиев И.М., Курачев В.М. Генетические и экологические аспекты исследования и классификации почв техногенных ландшафтов // Экология и рекультивация техногенных ландшафтов. - Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1992. - С. 6-15.
9. Классификация и диагностика почв России / Л.П. Шишов, В.Д. Тонконогов, И.Н. Лебедева [и др.]. -Смоленск: Ойкумена, 2004. - 342 с.
10. Лыков И.Н., Шестакова Г.А., Клименко Е.А. Результаты исследования загрязнения почв территории промышленных предприятий и селитебной зоны города Калуги тяжёлыми металлами // Биологические аспекты экологии человека: мат-лы Всерос. конф. с междунар. участием (1-3 июля 2004 г., Архангельск). - Архангельск, 2004. - С. 233-235.
11. Лымарь О.А. Техногенные поверхностные образования зоны солеотвалов и адаптация к ним растений: автореф. дис. ... канд. биол. наук. - Пермь, 2007. - 22 с.
12. Макунина Н.И. Степи Минусинских котловин // Turczaninowia. - 2006. - № 4. - С. 112-144.
13. Махонина Г.И. Начальные процессы почвообразования в техногенных экосистемах Урала: автореф. дис. ... канд. биол. наук. - Томск, 2004. - 40 с.
14. Моторина ЛЯ., Зайцев Г.А. Природные ландшафты и промышленность // Рекультивация в Сибири и на Урале. - Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1970. - С. 71-80.
15. МУ 2.1.7.730-99. Федеральные санитарные правила, нормы и гигиенические нормативы. Гигиенические требования к качеству почвы населенных мест. Введ. 1999-04-05. - М.: Минздрав России, 1999. - 39 с.
16. Прищепа Л.А. Оценка биологического состояния технозёмов Назаровской котловины // Вестник КрасГАУ. -2009. - № 3. - С. 54-60.
17. Протопопов В.В. О возможных изменениях экологических функций лесов в Сибири // Трансформация лесными экосистемами факторов окружающей среды. - Красноярск, 1984. - С. 4-9.
18. Рагим-заде Ф.К. Техногенные элювии вскрышных пород угольных месторождений Сибири, оценка их потенциального плодородия и пригодности для восстановления почвенного покрова: автореф. дис. ... канд. биол. наук. - Новосибирск, 1977. - 22 с.
19. Розанов Б.Г. Морфология почв. - М.: Изд-во МГУ, 1983. - 345 с.
20. Трофимов С.С., Овчинников В.А. Антропогенный рельеф Кузбасса // Рекультивация в Сибири и на Урале. - Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1970. - С. 5-24.
21. Федосеева Т.П. Рекультивация земель. - М.: Наука, 1977. - 41 с.
22. Чупрова В.В., Шугалей Л.С. Особенности макроморфогенеза почв на отвалах угольных разрезов Назаровской котловины // Вестник КрасГАУ. - 2007. - № 1. - С. 61-70.
23. Шугалей Л.С., Яшихин Г.И, Дмитриенко В.К. Биологическая рекультивация нарушенных земель КАТЭКа.
- Красноярск: Изд-во Краснояр. ун-та, 1996. - 186 с.
24. Шугалей Л.С., Яшихин Г.И., Нефодина И.Л. Формирование лесных биогеоценозов на рекультивированных землях КАТЭКа // География и природные ресурсы. - Иркутск, 1984. - № 1. - С. 30-32.
25. Шугалей Л.С., Чупрова В.В. Почвообразование в техногенных ландшафтах лесостепи Назаровской котловины Средней Сибири // Почвоведение. - 2012. - № 3. - С. 287-298.
