CC BY
0
ВЕСТНИК МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ 17. ПОЧВОВЕДЕНИЕ. 2024. Т. 79. № 2 LOMONOSOV SOIL SCIENCE JOURNAL. 2024. Vol. 79. No. 2
УДК 502.52, 631.427.12 |(сс)Т7аТТЯ
DOI: 10.55959/MSU0137-0944-17-2024-79-2-119-135
ОСОБЕННОСТИ ПОЧВЕННО-РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА ВОССТАНАВЛИВАЮЩИХСЯ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ УЧАСТКОВ ОЛИГОТРОФНЫХ БОЛОТ В СРЕДНЕМ ПРИОБЬЕ, РЕКУЛЬТИВИРОВАННЫХ МЕТОДОМ СРЕЗКИ
Е. А. Шишконакова1*, Н. А. Аветов2, Р. Р. Кинжаев2, А. В. Арзамазова2, О. Б. Рогова1'3, М. А. Мельник4
1 Почвенный институт имени В.В. Докучаева, Россия, 119017, Москва, Пыжевский пер., д. 7, стр. 2
2 МГУ имени М.В. Ломоносова, факультет почвоведения, 119991, Россия, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12
3 МГУ имени М.В. Ломоносова, химический факультет, 119991, Россия, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 3
4 РУТ (МИИТ), Россия, 127994, Москва, ул. Образцова, д. 9, стр. 9 * E-mail: shishkonakova_ea@esoil.ru
В статье приводятся данные по сравнительному анализу особенностей восстановления растительности на участках олиготрофных болот с высокой степенью загрязнения нефтепродуктами, расположенных на территории месторождения нефти в районе Среднего Приобья, рекультивированных по схемам, широко применяемым в 2000-х годах, и методом срезки нефтезагрязненного грунта. ОПП всех рекультивированных участков в основном достигает нормативных значений (составляя выше 30%). ОПП участков без срезки несколько выше соответствующего показателя участков со срезкой из-за разницы во времени восстановления в пользу первых. При этом среднее количество всех зафиксированных видов на участках со срезкой несколько выше, и в их число входят некоторые олиготрофные сосудистые растения, гораздо реже поселяющиеся на участках без срезки (вересковые кустарнички, Drosera rotundifolia, Eriophorum vaginatum). Проективное покрытие травяно-кустарничкового яруса выше на участках без срезки. Содержание нефтепродуктов в поверхностном слое 0-20 см на участках со срезкой в целом ниже по сравнению с участками, рекультивированными традиционными методами. Однако даже высокие концентрации (более 250 г-кг-1) не оказывают значительного отрицательного влияния на общее проективное покрытие (ОПП) травяного/ травяно-кустарничкового яруса, в то время как минимальные значения ОПП, прежде всего, связаны с недостатком влаги на высоких элементах микрорельефа. Аналогичным образом высокие концентрации углеводородов не служат препятствием для развитого мохового покрова с доминированием сфагновых мхов на участках мочажин со срезкой. Вместе с тем политриховые и зеленые мхи показали себя гораздо более чувствительными к нефтезагрязнению в виде битумной корки, соответственно в большей мере избегая участки без срезки.
Ключевые слова: ХМАО-Югра, олиготрофные торфяные почвы, общее проективное покрытие растительностью, моховой ярус, травяно-кустарничковый ярус.
Введение
Восстановление растительности на участках олиготрофных болот с сильной степенью нефте-загрязнения является важной природоохранной, но подчас трудно решаемой практической задачей [Чижов, 1998; Трофимов, 2006; Вершинин, Зубай-дуллин, 2009]. Особая экологическая уязвимость этих экосистем определяется чрезвычайно высокой нефтеемкостью торфяных почв — содержание нефти в верховом (олиготрофном) сфагновом торфе может достигать 70-80%. Наиболее проблемными в этом отношении остаются бедлендизированные
старые разливы на болотах со сформированными в их пределах ареалами торфяных и торфяно-техно-топяных хемоземов, характеризующихся высокой степенью пропитки нефтью, образованием на поверхности сплошной асфальтено-смолистой корки [Аветов, Шишконакова, 2011]. А.В. Соромотиным [2010] в результате анализа статистических характеристик нефтяного загрязнения в среднетаежной подзоне Западной Сибири были сделаны выводы, позволившие говорить о преобладании именно разливов нефти давностью более трех лет, био-топически локализованных преимущественно на заболоченных территориях. Согласно исследова-
© Шишконакова Е.А., Аветов Н.А., Кинжаев Р.Р., Арзамазова А.В., Рогова О.Б., Мельник М.А., 2024
ниям М.Н. Казанцевой [2008], 53,9% нефтезагряз-ненных земель в Среднем Приобье приходилось на верховые болота, причем именно у растительности верховых болот устойчивость к нефтезагрязнению была самая низкая по сравнению с другими типами болотных экосистем независимо от степени воздействия. Б.Е. Чижов с соавторами [2008] отмечали, что в структуре площадей нефтезагрязненных земель ХМАО 36% приходилось на верховые болота, в то время как на значительной части крупных давно действующих месторождений (Аганского, Быстрин-ского, Солкинского, Западно-Сургутского, Средне-Балыкского, Мамонтовского и Южно-Балыкского) сильно загрязненные площади составляли от 60 до 89%. Результаты проведенных нами обследований участков месторождений Среднего Приобья подтверждают, что значительная часть разливов нефти была представлена именно такими вариантами.
При этом проведение рекультивационных мероприятий в рамках технологических схем, применяемых в ХМАО-Югре для олиготрофных болот и включающих промывку участка, многократное фрезерование почвы, создание искусственного микрорельефа, внесение больших количеств минеральных удобрений и раскислителей, по мнению ряда исследователей [Трофимов, 2006; Трофимов, Прохоров, 2006; Вершинин, Зубайдуллин, 2009; Аветов, Шишконакова, 2011], нередко приводит к неудовлетворительному результату. Активное внедрение в последнее время дорогостоящих технологий, таких как внесение бактериальных препаратов, разлагающих нефть, поверхностно-активных веществ, сорбентов [Соромотин, 2010] для сильнозагрязненных оли-готрофных торфяных почв с содержанием нефти более 20% на крупных по масштабам объектах рекультивации показывает невысокую эффективность. Вместе с тем экологически щадящие подходы требуют длительного времени для их эффективной реализации [Оборин и др., 1988; Звягинцев и др., 2002; Мифтахова, 2006].
Сохраняющаяся десятилетия корка затрудняет поселение растений, а там, где процесс восстановления растительности начинается, проективное покрытие может оставаться крайне низким в течение длительного времени. Кроме того, наши 15-летние наблюдения, проведенные на самовосстановившихся участках старых разливов, характеризующихся высокой степенью загрязнения нефтью, показали, что даже относительно устойчивые к нефтезагряз-нению корневищные осоковые испытывают стойкое угнетение, а в ряде случаев с течением времени наблюдается изреживание травостоя. Растительность, между тем, в генезисе торфяных почв играет особую роль, выступая не только в качестве биологического фактора почвообразования, но и, по сути, выполняя функцию почвообразующей породы и формируя болотный микрорельеф. Соответственно, без формирования долговременного сплошного рас-
тительного покрова не достигается одна из главных целей ремедиации верховых болот — восстановление устойчивого торфонакопления [Pfadenhauer, Klötzli, 1996]. К тому же растительность определяет дальнейший ход почвообразовательного процесса на них либо по пути восстановления олиготроф-ных торфяных почв, либо по пути формирования вторично-эвтрофных торфяных почв, перекрывающих олиготрофную залежь [Аветов, Шишконакова, 2011].
Уже в начале 1980-х гг. В. Д. Ермиковым и И.В. Лучицким [1980] в качестве наиболее эффективного приема, предваряющего рекультивацию почвенно-растительного покрова торфяников, была предложена технология механической срезки не-фтезагрязненного слоя. При этом они отмечали, что эмульгаторы и диспергирующие вещества, используемые для удаления нефти из торфа, оказываются в ряде случаев более токсичными, чем сама нефть. В последующие годы вопросы, связанные с проведением срезки, неоднократно поднимались рядом авторов, в разное время самостоятельно приходящих к мысли об обязательной необходимости ее включения в регламент рекультивационных мероприятий [Чижов, 1998; Аветов и др., 2012; Черкашина, 2013]. В обзоре американских авторов [Khaitan et al., 2006], посвященном приемам рекультивации нефтезагряз-ненных территорий, отмечалось, что срезка почвы может быть применена в особых случаях, несмотря на то что в повседневной практике обработка не-фтезагрязненных почв и грунтовых вод в основном осуществляется на месте, без изъятия почвенной массы (in situ). Кроме того, при оценке целесообразности удаления нефтезагрязненного слоя почвы рекомендуется учитывать прежде всего риски вторичного загрязнения грунтовых вод [Al-Mebayedh et al., 2023]. Срезка верхнего слоя торфяной почвы, помимо уменьшения степени загрязнения, может преследовать при экореставрации болот еще одну цель — удаление нежелательных элементов из банка семян и зачатков [Minayeva et al., 2017].
Таким образом, на верховых сфагновых болотах единственным способом рекультивации, позволяющим быстро и эффективно устранить сильное не-фтезагрязнение на старовозрастных разливах, является срезка битуминозной корки и подстилающего ее слоя торфа с уровнем загрязнения выше 20-25% [Аветов и др., 2012]. Технически срезка осуществима ручным или механизированным способом до глубины 25 см [Перевозчиков, 2018]. При этом возможны три варианта последующих действий: 1) загрязненная почвенная масса вывозится и утилизируется на специальном полигоне; 2) загрязненная почвенная масса очищается в специальных установках путем прокаливания, в процессе которого углеводороды сжигаются (этот способ, разумеется, неприменим для торфяных почв); 3) почвенная масса складируется на летний сезон в специальных
грядах (буртах), подвергаясь при этом микробиологическому и физико-химическому разложению, после которого, как и в предыдущем случае, возвращается на места изъятия [Аветов и др., 2012]. В ряде случаев после срезки проводится торфование. На этапе биологической рекультивации осуществляются агротехническая обработка почвы, внесение биопрепаратов-нефтедеструкторов, минеральных удобрений, мелиорантов, посев семян многолетних трав.
Из-за трудоемкости, дороговизны, сложности проведения работ на обводненных участках болот метод срезки не получил широкого распространения. При этом необходимо учитывать, что местами срезка битуминизированного поверхностного горизонта торфяных почв применялась на ранее неудачно рекультивированных по традиционным схемам участках.
Сохранение значительных площадей бедлен-дезированных нефтезагрязненных болот в пределах нефтедобывающих регионов бореальной зоны заставляет внимательно проанализировать опыт,
полученный при проведении рекультивации с использованием метода срезки. В частности, одной из задач является оценка скорости и направленности восстановления растительного покрова, рекультивированного с применением этого метода. Ранее нами были проведены сравнительные средневре-менные исследования на участках, рекультивированных по традиционным технологиям [Шишкона-кова, 2020; Шишконакова и др., 2020]. В настоящей статье преследовалась цель сравнить характеристики растительности и химических свойств почв на участках, рекультивированных с применением срезки верхнего битумизированного слоя и с применением традиционных технологий.
Материалы и методы
Работы проводились на одном из крупных месторождений Среднего Приобья, расположенном в восточной части ХМАО, на границе северотаежной и среднетаежной подзон в пределах Тым-Вахского округа олиготрофных озерково-грядово-мочажин-ных, грядово-мочажинных и сосново-кустарнич-
Рис. 1. А — участок 2 в 2013 г. до проведения рекультивационных мероприятий с применением метода срезки; Б — участок 2 в 2019 г. после проведения срезки; В — участок 2 в 2023 г.; Г — горизонт 0-20 см на участке 2 после срезки. Фото 2023 г.
ково-сфагновых болот [Лисс и др., 2001]. Основная площадь месторождения до освоения была представлена олиготрофными болотными ландшафтами. Территорию отличает высокая обводненность (заозеренность), значительное преобразование исходных ландшафтов по причине длительного (более 50 лет) функционирования добывающей инфраструктуры.
В летние сезоны 2019 и 2021 гг. были обследованы 19 участков, ранее сильно загрязненных нефтью, успевшей к моменту рекультивации сформировать затвердевшую битумную корку, и отличающихся крайне низким проективным покрытием растительностью или лишенных растительного покрова на большей части. Восемь из них были рекультивированы в период с 2007 по 2013 гг. частично или полностью с применением технологии срезки с вывозом и последующей утилизацией загрязненного грунта (фото участка 2 на рис. 1 А, Б, В, Г). 11 участков были рекультивированы в 2003-2005 гг. по технологиям, применяемым в 2000-х гг., предполагающим фрезерование поверхностного слоя торфяника без предварительного удаления верхнего, наиболее загрязненного горизонта. Площадь каждого из изученных рекультивированных участков составляла от 0,1 до 0,3 га. Ландшафты, представленные на данных участках, отражают основные типы олиготрофных болот района исследований — среди них грядово-мочажинные (ГМК), в том числе мелко-, средне-, крупномочажинные, грядово-мочажинно-озерко-вые (ГМОК) комплексные болота, пушицево-осоко-во-сфагновые топи и сосново-кустарничково-сфаг-новые болота (рямы).
Для оценки степени восстановления растительности олиготрофных болот рекомендуется использовать три обобщенных показателя: общее видовое богатство; количество и покрытие целевых или индикаторных видов; изменение флористического состава сообщества в направлении целевых фито-ценозов [Read, Bealey, 2021].
В нашем случае к целевым сообществам относятся олиготрофные болота в целом, а к целевым видам — олиготрофные болотные виды и в особенности олиготрофные мхи, являющиеся основными торфообразователями. В связи с этим необходимо подчеркнуть, что наибольшая трудность в восстановлении верховых болот как раз заключается в ре-интродукции типичных для естественных верховых болот мхов [Renou-Wilson et al., 2019].
С целью выявления специфики восстановления болот для каждого рекультивированного участка маршрутным методом учитывался видовой состав всех ярусов, устанавливалось общее проективное покрытие растениями всех ярусов, травяно-ку-старничкового и мохового ярусов. Из числа видов, поселившихся на рекультивированных торфяниках, нами были выделены олиготрофные и мезоэв-трофные компоненты флоры (табл. 1). Кроме того,
в точках отбора образцов были выполнены геоботанические описания по стандартным методикам на площадках размером 4 м2. Всего было сделано 24 описания растительности на участках со срезкой и 18 описаний на участках без срезки поверхностного слоя.
Соответственно на указанных выше площадках были отобраны образцы торфяных почв с глубин 0-20, 20-50 см, в которых определялись рН водной вытяжки (ГОСТ 26423), содержание хлоридов (ГОСТ 26425) и нефтепродуктов (ПНД Ф 16.1:2.2.2298 издание 2005 г.). Количество точек отбора определялось площадью и ландшафтной неоднородностью участков.
Дополнительно для образцов, отобранных на трех опорных ключевых участках (двух с применением метода срезки (3, 5) и одного со смешанным нефте-солевым загрязнением, рекультивированного комплексно — традиционным методом в сочетании с методом срезки (8)), для детализации распределения содержания макро- и микроэлементов был произведен отбор с глубин 0-10, 10-30, 30-50 см. Валовое содержание основных макро- и микроэлементов (№, Mg, А1, Si, Р, S, С1, К, Са, Т1, Сг, Мп, Fe, N1, Си, Zn, Ga, Аз, Вг, РЬ, Rb, Sr, ^ Zr, №) определяли методом рентгенофлуоресцентной спектроскопии на энергодисперсионном анализаторе РеСпект (Россия) в соответствии с ГОСТ 33850-2016 Почвы. Определение химического состава методом рент-генофлуоресцентной спектрометрии. Полученные результаты были обработаны статистически с использованием программного продукта Statistica 12.
Результаты
На участках, рекультивированных обоими методами, формируются сходные по своему составу растительные сообщества. Так, растительность рекультивированных участков мочажин на начальном этапе восстановления представлена осоковыми, пушицевыми, осоково-пушицевыми группировками, на в значительной мере восстановившихся сегментах — осоково-сфагновыми, пушицево-сфаг-новыми, осоково-пушицево-сфагновыми, кустар-ничково-пушицево-сфагновыми сообществами. Фитоценозы зарастающих мочажин отличаются более бедным видовым составом по сравнению с менее увлажненными участками (грядами ГМК, ГМОК, рямами с ненарушенным гидрологическим режимом). На дренированных местообитаниях развиваются сообщества с участием вейников, древесных мелколиственных пород, прежде всего березы, отмечается примесь разнотравья, в небольшом количестве сохраняются сеянные мезофитные травы, в моховом покрове начинают доминировать политриховые, а местами и зеленые мхи, с течением времени развиваются сообщества с разной долей участия кустарничков, вейников, осок, пушиц, по-литриховых и сфагновых мхов.
Таблица 1
ОПП, создаваемое всей напочвенной растительностью, ОПП ярусов растительности, количественный состав и соотношение олиготрофных и мезоэвтрофных видов растений на участках, рекультивированных с применением метода срезки и традиционным методом
№ участка Год окончания рекультива ционных работ Исходный ландшафт ОПП Количество видов
Создаваемое всеми растениями на участке Травяно-кустарничковый ярус Моховой ярус Общее Сосудистых растений Олиготрофных / мезоэвтрофных видов сосудистых растений Мхов и печеночников Олиготрофных / мезо-эвтрофных видов мхов и печеночников
Участки, рекультивированные методом срезки
1 2016 Рям 40 35 30 37 31 3/28 6 5/1
2 2009 Грядово-средне- и крупно-мочажинное комплексное болото 50 20 50 9 5 2/3 4 3/1
3 2007 Рям, грядово-среднемочажинное комплексное болото 60 30 60 33 20 7/13 13 5/8
4 2013 Грядово-среднемочажинное комплексное болото 75 20 75 25 17 6/11 7 7/0
5 2013 Грядово-средне- и крупно-мочажинное комплексное болото 45 20 70 21 13 6/7 8 6/2
6 2013 Рям 30 25 5 32 24 5/18 8 7/1
7 2013 Грядово-среднемочажинное комплексное болото 25 20 10 7 5 2/3 1 0/1
8 2013 Грядово-мелкомочажинное комплексное болото 25 25 12 38 28 5/23 10 9/1
Среднее 37,5 22,1 39,0 25,3 18 4,8/13,3 7,1 5,3/1,9
Участки, рекультивированные традиционным методом
9 2004 Грядово-среднемочажинное комплексное болото 70 15 70 13 8 4/4 5 4/1
10 2005 Рям 40 40 18 14 11 2/9 3 1/2
11 2005 Грядово-мочажинно- озерковое комплексное болото 60 20 60 14 9 2/7 5 2/3
12 2005 Грядово-среднемочажинное комплексное болото 35 35 13 13 10 2/8 3 й
13 2005 Грядово-мочажинно- озерковое комплексное болото 45 45 40 16 9 2/7 7 4/3
14 2005 Грядово-среднемочажинное комплексное болото 35 35 5 14 12 3/9 2 2/0
15 2004 Рям 55 55 3 15 13 1/12 2 2/0
16 2004 Рям 60 35 55 21 16 7/9 12 8/4
17 2004 Грядово-крупномочажинное комплексное болото 30 25 25 17 11 5/6 6 4/0
18 2003 Рям 60 55 <1 15 13 1/12 2 0/2
19 2004 Грядово-средне- и крупно-мочажинное комплексное болото 40 25 35 11 9 2/7 2 1/1
Среднее 48,2 35 29,5 14,8 11 2,8/8,2 4,5 2,6/1,6
ы 4*.
Таблица 2
Содержание нефтепродуктов, хлоридов, рН и показатели, характеризующие развитие напочвенного покрова в точках отбора проб
Е
s
й а опп, ОПП ОПП мохового яруса Количество видов
о л V Тип болотного биогеноценоза Элемент болотного рельефа нп, гкг 1 Хлориды, гкг 1 создаваемое всеми растениями на участке травяно-кустар- ничкового / травяного яруса Общее / олиготрофных видов Подроста деревьев, кустарников Мхов и печеночников
Участки, рекультивированные методом срезки
1 Рям*** 1.1. Рям н. д.* н. д.** н. д.* н. д.** 40 35 25 37/8 5 6
Грядово-средне-крупномоча-жинное комплексное болото 2.1. Мочажина ГМК н. д.* н. д.** н. д.* н. д.** 20 20 0,1 3/2 0 1
2 2.2. Мочажина ГМК н. д.* н. д.** н. д.* н. д.** 75 20 70 7/1 1 3
2.3. Мочажина ГМК н. д.* н. д.** н. д.* н. д.** 70 25 60 7/5 0 4
Рям, грядово-средне-крупномо-чажинное комплексное болото 3.1. Рям 117,0* 159,0** 1,08* 1,13** 40 35 15 19/7 3 8
3 3.2. Рям 276,0* 41,0** 0,542* 2,96** 95 20 90 15/4 3 4
3.3. Гряда ГМК 25,2* 15,6** 0,493* 2,46** 95 15 95 26/9 6 8
3.4. Мочажина ГМК 141,0* 181,0** 2,02* 1,72** 60 40 50 6/1 0 2
Грядово-среднемочажинное комплексное болото 4.1. Гряда ГМК 14,8* 7,9** 0,493* 0,493** 45 15 40 21/12 1 7
4 4.2. Мочажина ГМК 58,0* сплавина** 0,591* сплавина** 100 25 100 7/3 2 1
4.3. Мочажина ГМК 308,0* 62,0** 0,591* 0,493** 95 30 95 4/2 0 1
Грядово-средне-крупномоча-жинное комплексное болото 5.1. Мочажина ГМК 87,0* 37,0* 0,591* 3,60** 25 20 15 17/10 4 5
5 5.2. Мочажина ГМК 14,8* 3,5** 4,29* 4,48** 90 15 90 6/4 0 3
5.3. Мочажина ГМК 386,0* 95,0** 0,493* 4,33** 95 25 90 3/1 0 1
Таблица 2 (продолжение)
ы
ЦП
X® участка Тип болотного биогеноценоза Элемент болотного рельефа нп, гкг 1 Хлориды, гкг 1 опп, создаваемое всеми растениями на участке ОПП травяно-кустар- ничкового / травяного яруса ОПП мохового яруса Количество видов
Общее / олиготрофных видов Подроста деревьев, кустарников Мхов и печеночников
6 Рям (после неудачной рекультивации традиционным методом) 6.1. Рям 67,0* 57,0** 3,99* 0,94** 35 30 8 20/8 3 5
6.2. Рям 144,0* 259,0** 2,56* 0,94** 25 20 5 14/6 1 4
6.3. Рям 57,0* 19,8** 3,74* 5,57** 25 25 3 20/4 2 4
7 Грядово-среднемочажинное комплексное болото, ранее эвтрофи-цированная прикустовая часть 7.1. Мочажина ГМК 106,0* 37,0** 0,591* 0,493** 25 25 0 5/2 0 0
7.2. Мочажина ГМК 125,0* 55,0** 0,591* 3,60** 25 20 10 6/1 1 1
8 Грядово-мелкомочажинное комплексное болото, рекультивация с торфованием, вторичное засоление рекультивированного участка 8.1. Гряда ГМК 15,6* 24,8** 0,74* 0,493** 30 25 17 29/11 2 9
8.2. Гряда ГМК 3,0* 4,0** 6,50* 17,19** 20 20 5 17/6 1 8
8.3. Мочажина ГМК 5,7* 3,8** 13,79* 24,1** 25 20 15 12/4 1 5
8.4. Мочажина ГМК 6,6* 3,4** 4,93* 29,6** 35 35 5 24/5 0 5
Участки, рекультивированные традиционным методом
9 Грядово-среднемочажинное комплексное болото 9.1. Мочажина ГМК 24,1* 39,6** 0,71* 0,852** 100 10 100 9/5 0 3
9.2. Гряда ГМК 182,3* 26,4** 0,781* 0,994** 17 15 12 7/6 2 2
10. Рям 10.1. Рям 70,3* 128,9** 0,639* 0,923** 60 45 30 12/3 2 3
10.2. Рям 254,7* 77,9** 2,06* 3,55** 30 30 1 13/3 2 1
О
о
0
СТ\ гъ
1 I
О о
Я
0 -С X
гъ
1 I
о
43 Р о
н гъ := 3-
К
О м о
я
о «
43
о
и р
и
о
н р
I
р
х :=
X р
5
В ¡2
X о Л
43
а
I I
з-
><
-с
р
о *
о и
ы о\
Е
3
Таблица 2 (окончание)
№ участка Тип болотного биогеноценоза Элемент болотного рельефа НП, ГКГ 1 Хлориды, гкг 1 опп, создаваемое всеми растениями на участке ОПП травяно-кустар- ничкового / травяного яруса ОПП мохового яруса Количество видов
Общее / олиготрофных видов Подроста деревьев, кустарников Мхов и печеночников
11. Грядово-мочажинно-озерковое комплексное болото 11.1. Гряда ГМК 99,6* 240,5** 4,402* 2,272** 98 15 98 5/2 0 2
11.2. Мочажина ГМК 505,6* 194,3** 4,118* 6,816** 50 35 25 12/3 4 3
12. Грядово-среднемочажинное комплексное болото 12.1. Мочажина ГМК 100,8* 21,4** 0,923* 0,781** 40 35 15 13/3 4 3
13. Грядово-мочажинно-озерковое комплексное болото, рям 13.1. Мочажина ГМОК, рям 100,5* 30,3** 1,065* 0,781** 35 35 5 7/2 1 1
14. Грядово-мочажинно-озерковое комплексное болото, рям 14.1. Рям 316,2* 93,9** 0,852* 0,639** 40 35 15 13/4 3 3
14.2. Мочажина ГМОК 359,7* 164,8** 0,71* 0,639** 80 80 0 5/1 0 0
15. Вторичное осоково-пушицево-сфагновое болото на месте ряма 15.2. Рям 456,7* 55,7** 1,065* 1,846** 60 60 3 15/1 3 2
16. Рям, осоково-сфагновая ложбина 16.1. Рям н. Д.* н. д.** н. Д.* н. д.** 45 40 12 22/6 3 6
16.2. Осоково- пушицево-сфагновая ложбина 460,4* 118,5** 0,994* 3,479** 98 25 98 22/13 4 9
17. Грядово-крупномочажинное комплексное болото 17.1. Гряда ГМК 493,6* 218,0** 0,994* 2,059** 30 25 25 17/9 2 6
18. Вторичное березово-ивово-осо-ковое болото (исходно рям) 18.1. Эвтрофициро-ванныйрям 305,7* 50,1** 3,408* 6,532** 60 60 0,5 15/1 4 2
19. Грядово-мочажинно-озерковое комплексное болото 19.1. Мочажина ГМК 352,0* 480,0** 1,278* 2,982** 20 17 5 7/3 2 2
Примечания, н. д. — нет данных; глубина взятия образцов: * — 0-20 см, ** — 20-50 см, *** для точки 1.1. приводятся данные по участку в целом.
АГ
РеПо • Иетка!
« БЮ2 С1 • N1 •
СаО - МпО Си
• Зг 2г- А12О3 » • » • — БО3 К2О
1 -0 ,8 -0 ,6 -0 ,4 -0 ,2 0 ,2 0 ,4 0 Ыа2О — Ь 0 М§О- 8 г М
• рН Са - / вг Р2О5 — • X
Сг2О3 • Ре2О3
• зг
< Сг203
,5 -1 МпО ,0 -0 | Ре203, рН ,5 0 ,0 0 ,5 1 .РЧ ,0 1, N
^ М§0, А120 Р205, $03 К20, Са0, 3, $¡02, , С1, Ti02 о 4 Petгochemicals • Си
Са
Бгф • №
• $г « 2п
Сг203 •
Petгochemica
,5 -1 воз ——' Мп0 -о у---Ре203 ,5 0 »Бг о- ,0 0 5 • 1 N1 —^ 0 1 ) Chloгides
рН, ТЮ2, N М§0, А1203 Р205, С1, К2( а20, $¡02, , Са0 О,-*. Са ) Рь
• мь
ф кь
Рис. 2. Распределение содержания макро- и микроэлементов в почвах опорных ключевых участков (3, 5, 8) на глубинах: А — 0-10 см; Б — 10-30 см (все минералообразующие элементы, включая кремний, алюминий, щелочные (калий, натрий) и щелочноземельные (кальций, магний) элементы, ассоциированы в районе расположения Fe2O3 и накладываются); В — 30-50 см (все минералообразующие элементы, включая кремний, алюминий, щелочные (калий, натрий) и щелочноземельные (кальций, магний) элементы, ассоциированы в районе расположения Fe2O3 и накладываются)
В то же время участки со срезкой имеют некоторые особенности, обусловленные характером и скоростью восстановления напочвенного покрова. Данные, характеризующие участки в целом, представлены в табл. 1. В табл. 2 сведены данные по всем точкам отбора проб в пределах обследованных участков.
Для выявления особенностей распределения содержания макро- и микроэлементов в почвах опорных ключевых участков 3, 5 и 8 были проанализированы образцы почв на глубинах 0-10 см, 10-30 см, 30-50 см (рис. 2 А, Б, В). При анализе методом главных компонент влияние антропогенного фактора приурочено к вертикальной оси, природных факторов — к горизонтальной. В слое 0-10 см ведущими факторами, определяющими распределение микроэлементов, хлоридов и сульфатов, является повышенное содержание нефтепродуктов за счет их поднятия из нижележащей толщи. Данный эффект ранее уже был отмечен для рекультивированных болот региона с изначально высокой степенью за-мазученности [Тюрин, 2018; Шишконакова и др., 2020]. Уже с глубины 10-30 см роль нефтепродуктов снижается: в этом слое на первый план начинает выходить влияние остатков засоленных буровых вод. Здесь содержание сульфатов, фосфатов, натрия ассоциировано с общим засолением. В этом же слое максимально содержание биофильных элементов. Со слоя 30-50 см влияние нефтепродуктов еще больше снижается, общее засоление падает, но неравномерно, в этом слое увеличивается роль бромидов.
Обсуждение
Одной из главных задач, связанных с проведением рекультивации нефтезагрязненных участков, является формирование приемлемых показателей общего проективного покрытия растениями. Согласно существующим регламентам, этот показатель при сдаче участков должен составлять 30% и более, при этом состав растительного покрова, его разнообразие не оговариваются.
Как правило, бедлендизированные разливы нефти в течение длительного времени характеризуются отсутствием напочвенной растительности или имеют крайне низкие показатели ОПП. Прирост проективного покрытия происходит медленно, при неблагоприятных условиях (повышенное увлажнение или, наоборот, переосушение, значительная мощность битумной корки, сочетание нефтяного и солевого загрязнений) формирование сомкнутого покрова может занимать десятилетия.
Важно отметить, что основное проективное покрытие в ненарушенных сообществах олиготроф-ных болот создает моховой ярус, покрытие которого обычно составляет до 95-100% как на дренированных элементах рельефа, так и в мочажинах. Общее проективное покрытие травяного или травяно-ку-
Б
В
старничкового яруса при этом варьирует от 10-15 до 30-35% в мочажинах и от 30 до 60% на рямах и грядах ГМК.
Кроме собственно общего проективного покрытия, одним из важных показателей, определяющих необходимость проведения рекультивацион-ных работ и восстановления исходной экосистемы олиготрофного болота, является сохранение или возобновление видов, характерных для нативных сообществ [Казанцева и др., 2001]. В то же время, согласно наблюдениям ряда авторов [Маковский, 1988; Васильев, 1998; Лапшина, Блойтен, 1999; Шишконакова, 2005; Шепелева и др., 2007; Тюрин, 2018], как нефтезагрязнение, так и последующая рекультивация сопровождаются интенсивной эвтрофика-цией растительности болот, приводящей к общему доминированию мезоэвтрофных гигрофитов в ходе восстановительных сукцессий.
В качестве достоверного и простого в практическом использовании индикатора, тесно коррелирующего с содержанием нефти в торфяных почвах, чаще всего используется показатель общего проективного покрытия живым напочвенным покровом (ОПП) загрязненного участка, выраженного в процентах от его общей площади [Казанцева, Казанцев, 2006; Соловьева, Трофимов, 2008]. ОПП растениями всех ярусов на большей части участков со срезкой превышает 30% (табл. 1). Средний показатель ОПП по участкам со срезкой был ниже такового для участков без срезки. Причиной послужило большее время, прошедшее после рекультивации для участков без срезки (восстановление растительности на момент обследования здесь заняло 14-16 лет против 7-14 для участков со срезкой), что позволило сформироваться более сомкнутому травяно-
му/травяно-кустарничковому ярусу, составившему в среднем 35% против 22,1 на участках со срезкой, максимальное же покрытие на участках со срезкой составило 40%. Сходные более детализированные показатели ОПП отмечены и в точках отбора образцов (рис. 3 А, Б).
Кроме выше отмеченного временного фактора, важно отметить, что значительная площадь обследованных участков со срезкой была приурочена к мочажинам ГМК болот (составляющих основную площадь сильно загрязненных торфяных почв в силу своего геоморфологического положения), в которых зарастание произошло преимущественно некрупной, с узкими надземными побегами, корневищной пушицей Епоркотыт тшвеоЫт Fr., при выраженной эвтрофикации болота образующей удельное покрытие до 20-25% и выше, в то время как в ненарушенных сообществах оно колеблется в пределах 12-20%.
Оценивая влияние содержания нефтепродуктов в корнеобитаемом слое 0-20 см на формирование проективного покрытия травяного/травя-но-кустарничкового яруса, можно отметить, что для основной части (85%) восстанавливающихся участков со срезкой содержание нефти составляло до 150 г-кг-1 (табл. 2). Из четырех точек отбора проб, которые характеризовались концентрациями более 276 г-кг-1, три (две в мочажинах и одна на подтопленном ряме) имели проективное покрытие травяного яруса, соответствующее нормативным значениям — от 35 до 40%, и только в одной точке на гряде данный показатель составил 20%, в последнем случае низкие темпы зарастания определялись прежде всего недостатком влаги в вегетационный период. Для рекультивированных традиционным
А 505
455
405
355
iL 305
.й
255
ф
Т
205
155
105
55
5
Б 505
455
405
355
iL 305
.й
255
ф
Т
205
155
105
55
5
L-1-J-
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 ОПП, %
— — мочажины,
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 ОПП, %
■ — гряды и рямы
Рис. 3. ОПП травяно-кустарничкового яруса и содержание нефти в слое 0-20 см в точках отбора образцов: А — при рекультивации методом срезки, Б — при рекультивации традиционным методом
номер участка номер участка
Рис. 4. рН в слое 0-20 см: А — в мочажинах ГМК при рекультивации методом срезки, Б — в мочажинах ГМК при рекультивации традиционным методом, В — на грядах ГМК и рямах при рекультивации методом срезки, Г — на грядах ГМК и рямах при рекультивации традиционным методом
методом площадок показатели загрязнения выше. 47% из них характеризуются содержанием нефтепродуктов более 250 г-кг-1, проективное покрытие травяного яруса в этой группе составляет от 15 до 80%, причем высокие показатели ОПП создают практически монодоминантные травостои из крупных корневищных мезоэвтрофных Осоковых. В точках с более низкими концентрациями нефти ОПП травяного яруса варьировало от 10 до 60%, составляя в среднем 30%, медленное восстановление растительности здесь также во многом обусловлено недостатком влаги на повышенных элементах болотного рельефа и поселением видов, дающих малое удельное покрытие. Важно отметить, что исследования М.Н. Казанцевой [2008] выявили значительно большую устойчивость к нефтезагрязнению растений травяно-кустарничкового яруса по сравнению с древесной растительностью и моховым покровом.
Характеризуя условия, влияющие на формирование травяной растительности, необходимо
отметить, что колебания показателей рН в корне-обитаемом слое на участках дренированных болот (грядах ГМК, рямах), рекультивированных методом срезки, более сглажены и не имеют максимальных величин, достигающих 5,5 и выше, как это наблюдается на болотах, рекультивированных в рамках традиционных схем (рис. 4 А, Б, В, Г), в то же время в мочажинах обоих типов обработки эти показатели близки.
Содержание хлоридов в точках отбора образцов варьирует в достаточно широких пределах: на отдельных ключевых площадках доходит до 5,0 г-кг-1, исключение — мочажина с относительно свежим загрязнением, в почве которой показатель составил 13,8 г-кг-1. При этом концентрация хлоридов в почвах для основной части участков, рекультивированных двумя методами, находилась в пределах до 1,2 г-кг-1. Связь между ОПП травяного/травяно-кустарничкового яруса участков обоих типов и содержанием хлоридов не прослеживается.
Среднее количество всех зафиксированных видов на участках со срезкой значительно выше: 25,3 против 14,8 (табл. 1). Это касается как сосудистых растений, образующих травяно-кустар-ничковый ярус и более высокие ярусы подроста и кустарников, так и мохообразных. В частности, разнообразие сосудистых растений в первую очередь вызвано лучшим сохранением трав, привнесенных на этапе биологической рекультивации, особенно на дренированных участках, в меньшей степени — поселением видов со слабо развитой корневой системой, не способной проникать через корки-киры (Drosera rotundifoliа L., Rumex acetosella L.).
Несомненно, срезка приводит к более быстрому формированию мохового яруса. Несмотря на меньший период зарастания, на участках со срезкой оказалось выше среднее ОПП мохового яруса — 39,0 против 29,5% (табл. 1). Такое различие можно объяснить более благоприятными условиями для поселения мохообразных, появляющихся при удалении битуминизированной корки.
При этом отмечается разница в соотношении ОПП мхов и содержании нефтепродуктов для дренированных местообитаний и для местообитаний с гидроморфными условиями (рис. 5 А, Б). Возможно, показатель ОПП мохового яруса в точках со срезкой в большей степени связан с постоянством увлажнения, чем зависит от содержания нефтепродуктов. Так, 62% обследованных точек отбора, относящихся к мочажинам средне- и крупномочажинных комплексных болот, имели проективное покрытие мохового яруса более 50%, две точки из этой группы с самыми высокими концентрациями нефтепродуктов (свыше 300 г-кг-1) характеризовались наличием практически сформировавшегося яруса мхов с
ОПП 90 и 95%. На дренированных же местообитаниях со срезкой проективное покрытие мохового яруса ниже 17% наблюдалось на 70% площадок. Две площадки с высоким покрытием (40 и 95%) в этом случае отличались относительно небольшими концентрациями нефтепродуктов (14,8-25,2 г-кг-1), а в корнеобитаемом слое почв третьей площадки с покрытием мохового яруса 90% содержание нефтепродуктов составило 276 г-кг-1.
В точках со срезкой наиболее благоприятный интервал pH для восстановления мохового покрова составил 4,6-5,2, что подтверждает наибольшее количество площадок с высоким ОПП, имеющим значения в этом диапазоне. Высокие показатели ОПП мохового яруса отмечены в точках отбора со срезкой, имевших содержание хлоридов в диапазоне 0,591-4,290 г^кг-1 в мочажинах, 0,493-0,542 г-кг-1 на дренированных участках. Для участков, рекультивированных с применением традиционного метода и характеризующихся высоким покрытием мхов, содержание хлоридов варьировало в интервале от 0,639 до 4,402 (табл. 2).
Рассматривая количество нативных олиготроф-ных и заносных мезоэвтрофных видов, можно отметить, что для участков со срезкой характерно некоторое увеличение присутствия олиготрофных растений (табл. 1). Особенно это заметно для видов мохового яруса.
При характеристике видового состава обследованных участков обоих типов по ярусам заметно, что везде присутствуют всходы и подрост древесных мелколиственных пород (Betula pubescens Ehrh., Populus tremula L.) и ив (главным образом Salix cinerea L., S. pentаndra L., реже S. caprea L., S. lapponum L., S. triandra L.), в обилии развивающих-
А 505
455
405
355
iL 305
.й
255
ф
Т
205
155
105
55
5
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 ОПП, %
— — мочажины,
Б 505
455
405
355
iL 305
.й
255
ф
Т
205
155
105
55
5
—
---
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 ОПП, %
■ — гряды и рямы
Рис. 5. ОПП мохового яруса и содержание нефти в слое 0-20 см в точках отбора образцов: А — при рекультивации методом срезки, Б — при рекультивации традиционным методом
ся на дренированных местообитаниях (бывших грядах, рямах), единично — в обводненных пониженных. Восстановление сосны лучше происходит на участках со срезкой, главным образом на дренированных сегментах.
Состав видов, участвующих в восстановлении травяно-кустарничкового яруса на участках со срезкой и рекультивированных традиционным способом, в целом совпадает, в то же время присутствуют некоторые различия. В обоих случаях наиболее активно разрастаются мезоэвтрофные болотные травы, в первую очередь виды Осоковых. К абсолютно доминирующим при двух типах рекультивации растениям этой экологической группы, отмеченным на 100% площадок, относится Eriophorum angustifolium Honck. Эта мощная пушица является основным зарастателем нефтезагрязненных болот, что объясняется анемохорным способом распространения, наличием мощной системы побегов, способных проникать сквозь битумные корки-киры, широкой амплитудой по градиенту увлажнения, позволяющей поселяться как на обводненных участках, так и на дренированных высоких кочках и грядах олиготрофных болот.
В то же время Eriophorum russeolum оказалась единственным олиготрофным видом семейства Cyperaceae, отмеченным практически на всех площадках, рекультивированных двумя методами. Обращает внимание скорость, с которой этот вид распространился на всю площадь участков со срезкой — от 7 до 10 лет. E. russeolum является типичным элементом олиготрофных мочажин, в то же время ее экологические оптимумы по трофности соответствуют несколько большим значениям, чем у типичных олиготрофных видов. Поэтому на большинстве нефтезагрязненных болот этот вид выживает, однако при сильном загрязнении с течением времени вытесняется более трофными и мощными видами, такими как E. angustifolium, Carex rostratа Stokes, C. acuta L. и др.
Кроме того, на 75% участков со срезкой нами была в небольшом количестве экземпляров отмечена E. vaginatum L. Ее встречаемость на участках болот, рекультивированных традиционным способом, составила 36%, хотя на значительной части из них практиковалась подсадка кочек этой пушицы на этапе биологической рекультивации, что должно было бы увеличить ее встречаемость.
Вместе с тем следует подчеркнуть, что на ключевых площадках обоих типов участков нами не было отмечено ни одного вида типичных моча-жинных трав (Carex limosa L., С. pauciflora Lightf., Scheuchzeria palustris L.), по всей видимости, наиболее чувствительных к нефтезагрязнению и являющихся достоверными индикаторами сохранности сообществ мочажин олиготрофных болот. Находки единичных экземпляров Rhynchospora alba (L.) Vahl и Menyanthes trifoliatа L. на участках со срезкой
можно рассматривать как случайные, их появление, возможно, связанно с заносом при торфовании.
К олиготрофным видам, встреченным нами на 60% участков со срезкой, относятся Drosera rotundifoliа (немногочисленные экземпляры) и Oxycoccuspalustris Pers. (местами обильна). Примечательно, что на участках традиционного типа рекультивации росянка была найдена лишь однажды, зато клюква более чем на 70% участков, местами становясь там содоминантом. Другие кустарнички (Andromeda polifolia L., Chamaedaphne calyculata (L.) Moench, Ledum palustre L., Vaccinium uliginosum L.) на участках со срезкой были встречены нами в единичном количестве экземпляров. Они были приурочены к отдельным сохранившимся повышениям или могли быть занесены с кусками субстрата при торфовании. На площадках, рекультивированных традиционным методом, эти вересковые кустарнички встречались еще реже.
Из типичных болотных эвтрофных видов на участках срезки были отмечены Calamagrostis langsdorffii (Link) Trin., Epilobium palustre L., Alisma plantago-aquatica L., Typha latifolia L. Встречаемость C. langsdorffii на участках со срезкой оказалась ниже, чем на участках обычного типа рекультивации (37 против 81%). Встречаемость E. palustre на всех видах участков составила около 50%, однако на участках со срезкой этот вид, поселяясь, местами становится обильным, в то время как на участках без срезки не снятая нефтяная корка, видимо, препятствует его расселению — на таких местообитаниях кипрей болотный долгое время сохраняется на отдельных микроповышениях в малом количестве экземпляров. Alismaplantago-aquatica встречалась редко в малом количестве экземпляров на обоих типах участков. T. latifolia, по нашим многолетним наблюдениям, поселившись на рекультивированных традиционным методом участках олиготрофных болот на этапе рекультивации, в течение длительного периода сохраняется в тех же местообитаниях в небольшом количестве экземпляров, его встречаемость здесь составила 27%. На участках со срезкой T. latifolia поселялся несколько чаще (встречаемость 38%). Только на одном из них (бывшем ряме, в части, подтопленной лежневкой) уже на 3-4 год после проведения работ рогоз смог стать содоминантом, на двух других участках произрастал в небольшом обилии только в непосредственной близости от кустовых оснований. По всей видимости, условия даже не-фтезагрязненных и впоследствии рекультивированных олиготрофных торфяников остаются для него недостаточно благоприятными. Поэтому говорить о масштабной инвазии вида на олиготрофных болотных массивах в регионе, даже в условиях нефте-загрязнения, пока рано.
Очевидное предпочтение участкам со срезкой отдает Rumex acetosella L., активно расселяющийся на микроповышениях болот. На рекультивирован-
ных традиционным методом торфяниках щавелек отмечен на слабо загрязненных участках на начальном периоде зарастания до формирования сомкнутого покрова из более высокорослых трав.
Видовое разнообразие на участках, рекультивированных методом срезки, формируется также и за счет растений, привнесенных на этапе биологической рекультивации как в составе семенного материала, так и занесенных анемохорно, с транспортом. Так, в течение 3-8 лет после завершения работ преимущественно на повышенных элементах болотного микрорельефа сохраняется небольшая доля сеянных трав — Trifolium hybridum L., T. pratense L., Festuca pratensis Huds., F. rubra L., Phleum pratense L. Последний злак показал себя наиболее устойчивым видом при рекультивации нефтезагрязненных торфяных почв различными методами. Также на площадках этого типа присутствует примесь заносных видов, примешавшихся к семенному материалу (Leucanthemum vulgare Lam., Galium mollugo L., Deschampsia cespitosa (L.) P. Beauv., Potentilla norvegica L., Tripleurospermum inodorum (L.) Sch. Bip.). На ряде площадок отмечены широко распространенные в регионе виды, характерные для нарушенных территорий — Agrostis gigantea Roth, A. tenuis Sibth., Bidens radiata ^huill., B. tripartita L., Calamagrostis epigeios (L.) Roth, Chamaenerion angustifolium (L.) Scop., Juncus bufonius L., J. alpino-articulatus Chaix, Lythrum salicaria L., Rumex crispus L., причем некоторые из них положительно реагируют на небольшое присутствие солей в торфе.
Состав растений мохового яруса рекультивированных участков со срезкой и без нее также показывает некоторые различия, притом что в обоих случаях количество зафиксированных видов мохообразных примерно одинаковое (21 и 22) и среди них значительное распространение получили виды, способные быстро создавать сплавины — «наплывать» в условиях обводнения на битуминизирован-ные поверхности. К указанным мхам в первую очередь относятся Sphagnum riparium Ângstr. (отмечен на 50% участков со срезкой и на 64% без срезки) и Warnstorfia fluitans (Hedw.) Loeske (соответственно 75 и 65%).
Вместе с тем обращает на себя внимание меньшее распространение на участках со срезкой эв-трофных видов мхов. Встречающийся более чем на половине участков без срезки Sphagnum squarrosum Crome был обнаружен лишь на 25% участков со срезкой. Мезоэвтрофные гигро-гидрофиты Calliergon cordifolium (Hedw.) Kindb. и Drepanocladus aduncus (Hedw.) Warnst. неоднократно были встречены только на рекультивированных без срезки поверхностях болот. Соответственно, разнообразие бриофлоры участков со срезкой поддерживается за счет большего участия олиготрофных видов, в первую очередь сфагновых мхов. К видам, широко распространенным в мочажинах нативных ланд-
шафтов, можно отнести Sphagnum balticum (Russow) C.E.O.Jensen., встреченный нами на 50% участков со срезкой и не обнаруженный на рекультивированных участках без нее. К олиготрофным и олиго-мезотрофным видам, обнаруженным на участках двух типов, но имевшим более высокую встречаемость на участках с применением срезки, относятся Sphagnum divinum Flatberg & K. Hassel, S. fuscum (Schimp.) H. Klinggr., S. fallax (H. Klinggr.) H. Klinggr., S. jensenii H. Lindb., S. russowii Warnst.
Благодаря отсутствию плотных битумных корок на поверхности участков со срезкой формируются условия, отвечающие экологическим преференциям мелких зеленых мхов, таких как Dicranella cerviculata (Hedw.) Schimp., Funaria hygrometrica Hedw., Leptobryum pyriforme (Hedw.) Wilson, Pohlia nutans (Hedw.) Lindb. Последний вид, обычно присутствующий на нативных олиготрофных болотах в малом количестве, был встречен на 75% участков со срезкой и на 36% участков без срезки. Также на площадках со срезанными битуминизированными корками отмечено лучшее восстановление поли-триховых мхов: Polytrichum strictum Brid. (встречен на 75% участков со срезкой и 27% без нее), Р. commune Hedw. (соответственно 37 и 9%). Кроме того, нередко отмечался на участках со срезкой, но не был найден на рекультивированных обычным методом площадках Aulacomnium palustre (Hedw.) Schwägr. На поверхностях со срезкой был обнаружен ряд печеночников — Marchantia polymorpha L., Chiloscyphus pallescens (Ehrh. ex Hoffm.) Dumort., Pellia sp., Riccardia latifrons (Lindb.) Lindb., причем Marchantia polymorpha местами образует довольно большие пятна.
Выводы
ОПП всех рекультивированных участков в основном достигает нормативных значений (составляя выше 30%). ОПП участков без срезки больше соответствующего показателя участков со срезкой из-за разницы во времени восстановления в пользу первых. При этом среднее количество всех зафиксированных видов на участках со срезкой несколько выше, и в их число входят некоторые олиготрофные сосудистые растения, гораздо реже поселяющиеся на участках без срезки (вересковые кустарнички, D. rotundifolia, E. vaginatum). Проективное покрытие травяно-кустарничкового яруса выше на участках без срезки. В то же время срезка, несмотря на меньший период зарастания, приводит к более быстрому восстановлению мохового яруса, главным образом в мочажинах. При близком количестве видов брио-флоры на участках обоих типов рекультивации на участках со срезкой выявлено заметно большее разнообразие олиготрофных растений, в связи с чем можно предположить более быстрое восстановление почвообразовательного процесса олиготроф-ного типа на участках со срезкой.
Содержание нефтепродуктов в поверхностном слое почвы 0-20 см на участках со срезкой в целом ниже по сравнению с участками, рекультивированными традиционными методами. Однако даже высокие концентрации (более 250 г-кг-1) не оказывают значительного отрицательного влияния на проективное покрытие травяного/травяно-ку-старничкового яруса, в то время как минимальные значения ОПП прежде всего связаны с недостатком влаги на высоких элементах микрорельефа. Аналогичным образом высокие концентрации углеводородов не служат препятствием для развитого мохового покрова (с доминированием сфагновых мхов) на участках мочажин со срезкой. Вместе с тем политриховые и зеленые мхи показали себя гораздо более чувствительными к нефтезагрязнению в виде битумной корки, соответственно в большей мере избегая участки без срезки.
рН в верхнем слое торфяной почвы 0-20 см на дренированных участках болот, рекультивированных методом срезки, не превышают значения 5,5, как это наблюдается на болотах, рекультивированных в рамках традиционных схем, в мочажинах обоих типов обработки показатели рН близки (от 4,3 до 5,9).
Информация о финансировании работы
Работа выполнена в рамках государственных заданий Министерства науки и высшего образования РФ № 121040800147-0, № 075-00500-24-00, № АААА-А21-121011590089-1.
Благодарность
Авторы выражают искреннюю благодарность старшему научному сотруднику кафедры экологии и географии растений биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова Е.А. Игнатовой за помощь в определении мхов.
КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Аветов Н.А., Шишконакова Е.А. Загрязнение нефтью почв таежной зоны Западной Сибири // Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева. 2011. № 68.
2. Аветов Н.А., Арзамазова А.В., Кинжаев Р.Р. и др. Методические подходы к оценке нефтезагрязненных земель Среднего Приобья // Проблемы агрохимии и экологии. 2012. № 3.
3. Васильев С.В. Воздействие нефтегазодобывающей промышленности на лесные и болотные экосистемы. Новосибирск, 1998.
4. Вершинин Ю.А., Зубайдуллин А.А. Оценка экологических рисков при загрязнении болот и их рекультивации // Вестн. Нижневартовского гос. гуманитарного ун-та. 2009. № 1.
5. ГОСТ 26423-85 Почвы. Методы определения удельной электрической проводимости, рН и плотного остатка водной вытяжки / ГОСТ № 26423-85.
6. ГОСТ 26425 Методы определения иона хлорида в водной вытяжке / ГОСТ № 26425-85.
7. Ермиков В.Д., Лучицкий И.В. Проблемы окружающей среды нефтегазоносных регионов Западной Сибири // География и природные ресурсы. 1980. № 3.
8. Звягинцев Д.Г., Умаров М.М., Чернов И.Ю. и др. Деградация и восстановление нефтезагрязненных почв // Деградация и охрана почв. М., 2002.
9. Казанцева М.Н., Казанцев А.П., Гашев С.Н. Характеристика нефтяного загрязнения территории Ма-монтовского месторождения нефти // Вестн. экологии, лесоведения и ландшафтоведения. 2001. № 2.
10. Казанцева М.Н., Казанцев А.П. Нефтяное загрязнение земель Правдинского месторождения в Среднем Приобье // Экологический мониторинг и биоразнообразие. 2006. Т. 1, № 1.
11. Казанцева М.Н. Загрязнение болот на нефтяных месторождениях севера Тюменской области // Лесоведение. 2008. № 2.
12. Лапшина Е.Д., Блойтен В. Типы нарушений и естественное восстановление растительности олиго-трофных болот на нефтяных месторождениях Томской области // Сибирский ботанический журнал. 1999. Т. 1, № 1.
13. Лисс О.Л., Абрамова Л.И., Аветов Н.А. и др. Болотные системы Западной Сибири и их природоохранное значение. Тула, 2001.
14. Маковский В.И. Влияние нефтезагрязнений на состояние болотных экосистем в Сургутском Приобье // Экология нефтегазового комплекса. Тез. докл. М., 1988.
15. Мифтахова А.М. Самоочищение и восстановление плодородия почв природных и антропогенных экосистем в условиях нефтяного загрязнения: Автореф. дис. ... д-ра биол. наук. Тольятти, 2006.
16. Оборин А.А., Калачникова И.Г., Масливец Т.А. и др. Самоочищение и рекультивация нефтезагрязненных почв Предуралья и Западной Сибири // Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем. М., 1988.
17. Перевозчиков И.В. Особенности технического этапа рекультивации нефтезагрязненных земель // Инновационное развитие современной науки: проблемы, закономерности, перспективы. Сборник статей IX Международной научно-практической конференции. Пенза, 2018.
18. ПНД Ф 16.1:2.2.22-98 издание 2005 г. «Методика выполнения измерений массовой доли нефтепродуктов в минеральных, органогенных, органо-ми-неральных почвах и донных отложениях методом ИК-спектрометрии».
19. Середина В.П., Андреева Т.А., Алексеева Т.П. и др. Нефтезагрязненные почвы: свойства и рекультивация. Томск, 2006.
20. Соловьева З.Е., Трофимов С.Я. Особенности трансформации почвенно-растительного покрова при загрязнении нефтью и минерализованными водами в Среднем Приобье // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2008. № 1.
21. Соромотин А.В. Воздействие добычи нефти на таежные экосистемы Западной Сибири. Тюмень, 2010.
22. Трофимов С.Я. Рекультивация и инвентаризация загрязненных земель // Экология производства. 2006. № 3.
23. Трофимов С.Я., Прохоров А.Н. Разработка нормативов допустимого остаточного содержания нефти в почве // Экология производства. 2006. № 10.
24. Тюрин В.Н. Антропогенная динамика болотных экосистем при нефтяном и солевом загрязнении // IX Галкинские чтения: Сборник материалов конференции. СПб., 2018.
25. Черкашина М.В. Рекультивация земель, сукцессии лесных и болотных фитоценозов Северной тайги Западной Сибири после нефтяного загрязнения. Автореф. дис. ... канд. биол. наук. Тюмень, 2013.
26. Чижов Б.Е. Лес и нефть Ханты-Мансийского автономного округа. Тюмень, 1998.
27. Чижов Б.Е., Долингер В.А., Захаров А.И. Особенности нефтяного загрязнения территории Ханты-Мансийского автономного округа // Вестн. экологии, лесоведения и ландшафтоведения. 2008. № 8.
28. ШепелеваЛ.Ф., Тарусина Е.А., Шепелев А.И. и др. Восстановление растительного покрова нефтезагрязнен-ных земель Среднего Приобья после рекультивации // Вестн. Томск. гос. ун-та. 2007. № 299.
29. Шишконакова Е.А. Эколого-ботанические аспекты воздействия транспортной инфраструктуры на ландшафты нефтегазодобывающих районов севера Западной Сибири. Автореф. дис. ... канд. геогр. наук. М., 2005.
30. Шишконакова Е.А., Трофимов С.Я., Аветов Н.А. и др. Восстановление верховых болот Ханты-Мансийского Приобья после рекультивации нефте- и солезагрязнен-ных торфяных почв в 2003-2005 гг. // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2020. № 3.
31. Шишконакова Е.А. Динамика изменения растительности нефте- и солезагрязненных олиготрофных
грядово-мочажинных комплексных болот после рекультивации (Среднее Приобье, ХМАО - Югра) // Социально-экологические технологии. 2020. Т. 10, № 3. http:// dx.doi.org/10.31862/2500-2961-2020-10-3-306-350
32. Al-Mebayedh H., Niu A., Lin C. Strategies for cost-effective remediation of widespread oil-contaminated soils in Kuwait, an environmental legacy of the first Gulf War // Journal of Environmental Management. 2023. Vol. 344. 118601.
33. Khaitan S., Kalainesan S., Erickson L.E. et al. Remediation of site contaminated by oil refinery operations // Environmental progress. 2006. Vol. 25, № 1.
34. Minayeva T.Yu., BraggO.M., Sirin A.A. Towards ecosystem-based restoration of peatland biodiversity // Mires and Peat. 2017. Vol. 19. Article 01. http://dx.doi.org/10.19189/ MaP.2013.0MB.150
35. Pfadenhauer J., Klötzli F. Restoration experiments in middle European wet terrestrial ecosystems: overview // Vegetatio. 1996. Vol. 126.
36. Read H.J., Bealey C.E. The restoration of heath-land and mire from secondary woodland: How realistic are target vegetation communities? // Journal for Nature Conservation. 2021. Vol. 62. 125943. http://dx.doi.org/10.1016/j. jnc.2020.125943
37. Renou-Wilson F., Moser G., Fallon D., Farell C.A., Müller C., Wilson D. Rewetting degraded peatlands for climate and biodiversity benefits: Results from two raised bogs // Ecological Engineering. 2019. Vol. 127. http://dx.doi. org/10.1016./j.ecoleng.2018. 02.014
Поступила в редакцию 04.12.2023 После доработки 13.01.2024 Принята к публикации 25.01.2024
ВЕСТНИК МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ 17. ПОЧВОВЕДЕНИЕ. 2024. Т. 79. № 2 LOMONOSOV SOIL SCIENCE JOURNAL. 2024. Vol. 79. No. 2
FEATURES OF SOIL-VEGETATION COVER OF REVEGETATED OIL-POLLUTANTED AREAS OF OLIGOTROPHIC BOGS IN THE MIDDLE OF REGION RECLAIMED BY THE CUTTING METHOD
E. A. Shishkonakova, N. A. Avetov, R. R. Kinzhaev, A. V. Arzamazova, O. B. Rogova, M. A. Melnik
The article provides data on a comparative analysis of the features of vegetation restoration in areas of oligotrophic bogs with a high degree of oil product pollution, located on the territory of an oil field in the Middle Ob region, reclaimed according to standard schemes, widely used in the 2000s, and by cutting off oil-contaminated soil. The total projective vegetation cover (TPVC) of all reclaimed areas mostly reaches standard values (above 30%). The TPVC in areas without cutting is slightly higher than in areas with cutting due to the difference in recovery time in favor of the former. At the same time, the average number of all recorded species in areas with cutting is slightly higher, and they include some oligotrophic vascular plants (heather shrubs, Drosera rotundifolia, Eriophorum vaginatum), which spread much less frequently in areas without cutting. The projective cover of the herb-shrub layer is higher in areas without cutting. The content of oil products in the surface layer of 0-20 cm in areas with cutting is generally lower compared to areas reclaimed by traditional methods. However, even high concentrations (more than 250 g-kg-1) do not have a significant negative effect on the total projective cover of the grass/herb-shrub layer, while its minimum values are primarily associated with a lack of moisture on high microrelief elements. Similarly, high concentrations of hydrocarbons do not serve as an obstacle to the development of moss cover dominated by sphagnum mosses in areas of cut-off hollows. At the same time, polytrichous and brown mosses were much more sensitive to oil pollution in the form of bitumen crust, and thus avoided areas without cutting.
Keywords: Khanty-Mansi Autonomous Okrug-Yugra, oligotrophic peat soils, total projective vegetation cover, moss layer, grass-shrub layer tier:
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Шишконакова Екатерина Анатольевна, канд. геогр. наук, ст. науч. сотр. отдела генезиса, географии, классификации и цифровой картографии Почвенного института имени В.В. Докучаева, e-mail: shishkonakova_ea@esoil.ru
Аветов Николай Андреевич, канд. биол. наук, вед. науч. сотр. кафедры географии почв факультета почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова, e-mail: awetowna@mail.ru
Кинжаев Руслан Рафаилович, канд. биол. наук, ст. науч. сотр. кафедры агрохимии и биохимии растений факультета почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова, e-mail: kinzh@mail.ru
Арзамазова Анна Вадимовна, канд. биол. наук, доцент кафедры агрохимии и биохимии растений факультета почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова, е-mail: anna_arz@mail.ru
Рогова Ольга Борисовна, канд. биол. наук, вед. науч. сотр. отдела химии, физико-химии почв Почвенного института имени В.В. Докучаева, е-mail: olga_rogova@inbox.ru
Мельник Михаил Артурович, ст. преп. кафедры «Химия и инженерная экология» РУТ (МИИТ),
е-mail: mma-sviblovo@rambler.ru
© Shishkonakova E.A., Avetov N.A., Kinzhaev R.R., Arzamazova A.V., Rogova O.B., Melnik M.A., 2024
