CC BY
13
УДК 631.481
DOI: 10.24412/1728-323X-2020-5-49-52
ПОЧВО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ
ПРОЦЕССЫ В ПОСТТЕХНОГЕННЫХ ЛАНДШАФТАХ ЧУЛЬМАНСКОЙ ВПАДИНЫ (ЮЖНАЯ ЯКУТИЯ)
А. А. Петров, к. б. н., с. н. с.
НИИ прикладной экологии Севера им. проф. Д. Д. Саввинова СВФУ, [email protected], Якутск, Россия
Получены сведения о процессе восстановления почвенного покрова в посттехногенных ландшафтах, сформированных при добычи каменного угля в Чуль-манской впадине (Южная Якутия). Исследования проведены на отвалах вскрышных пород, сформированных в начале 90-х годов. Согласно профильно-генетической классификации почв техногенных ландшафтов по морфологическим признакам выделены элювиоземы инициальные из класса литогенно неразвитых почв, эмбриоземы инициальные и органо-аккумулятивные из класса биогенно-неразвитых почв и определены их физико-химические свойства. В этих молодых почвах отмечается высокое содержание органогенных веществ, которые унаследованы от исходных пород, содержащих каменный уголь. У эмбриозе-мов истечению 25—30 лет отмечается проективное покрытие растительности 60—100 % и накопление органического вещества на поверхности, что свидетельствует об органо-аккумулятивной стадии восстановления почвенного покрова, которая сводится к накоплению неразложившейся растительных остатков.
The data on the process of soil cover restoration in post-technogenic landscapes formed during coal mining in the Chulman depression (South Yakutia) were obtained. The research was carried out on overburden dumps formed in the early 1990s. According to the profile-genetic soil classification of technogenic landscapes according to the morphological characteristics, the initial eluviozems were selected of the class of lithogenic undeveloped soils, the initial embryonic soils and organo-ac-cumulative class of biogenic-undeveloped soils and determined their physical and chemical properties. These young soils have a high content of organogenic substances that are inherited from the original rocks containing coal. In embryos, after 25—30 years, there is a projective vegetation cover of 60—100 % and the accumulation of organic matter on the surface, which indicates an orga-no-accumulative stage of soil cover restoration, which is reduced to the accumulation of undecomposed plant residues.
Ключевые слова: эмбриоземы, элювиоземы, восстановление почвенного покрова, техногенный ландшафт, почвообразование, Чульманская впадина.
Keywords: embryozems, eluviozems, recovering of soil cover, technogenic landscape, soil formation, the Chulman depression.
Введение. Изучение особенностей почвообразования на отвалах угольной промышленности актуальна для Южной Якутии, где площадь техногенных ландшафтов постоянно увеличивается. Кроме большого практического значения, исследование посттехногенного почвообразования важны для развития почвоведения как фундаментальной дисциплины, так как посттехногенные ландшафты являются удобным объектом для изучения начальной стадии становления биогеоценозов.
Цель исследования. Изучить особенности восстановления почвенного покрова в посттехногенных ландшафтах добычи каменного угля Чульманской впадины.
Объект исследований. Изучены молодые почвы отвалов вскрышных пород добычи каменного угля Чульманской впадины. В административном отношении эти отвалы расположены на территории Нерюнгринского района Республики Саха (Якутия). Возраст этих отвалов составляет 25—30 лет. По своим параметрам эти отвалы представляют собой аккумулятивные формы неорельефа, имеющие трапецевидную форму (одно- или многоярусную) с относительно выровненной поверхностью на вершине трапеции. Тело отвалов состоит из мергеля, авролитов и каменного угля. Район исследований расположен в зоне мозаичного распространения многолетне-мерзлых пород, климат характеризуется как резко континентальный с продолжительной зимой и умеренно теплым коротким летом.
Методы исследований. Исследования проводились с применением полевых рекогносцировочных и лабораторных исследований. При проведении почвенных исследований нами был использован комплекс общих стандартных методов [1, 2] изучения географического распространения почв. При маршрутных исследованиях использовался сравнительно-географический метод [3]. Химические, агрохимические свойства почв определены в лаборатории физико-химических методов анализа НИИ прикладной экологии Севера им. проф. Д. Д. Саввинова СВФУ.
Результаты и обсуждение.
Применение профильно-генетической классификации почв техногенных ландшафтов [4—6] позволило выделить следующие типы:
• Тип: Элювиоземы инициальные из класса литогенно-не-развитых почв;
• Тип: Эмбриоземы инициальные из класса биогенно-не-развитых почв;
• Тип: Эмбриоземы органо-аккумулятивные из класса биогенно-неразвитых почв. Класс: литогенно-неразвитые почвы. Данный класс представляют примитивные почвы, характеризующиеся развитием процессов, направленных на подготовку субстрата к почвообразованию, главным образом, разрыхлению плотных пород [7]. Сущность почвообразования
Гранулометрический
литогенно-неразвитых почв сводится не столько к профилеобразованию (или профилепреобразо-ванию), сколько к формированию слоя породы, пригодного для развития последующих стадий начального профилеобразования. Эти примитивные почвы формируются на плотных или гру-бообломочных массивно-кристаллических или в различной степени метаморфизированных оса-
Таблица 1
состав молодых почв
Разрез Глубина опробования, см Гигр. влага, % Удель. вес, г/мл Конечное значение фракций, % Физич. глина < 0,01 Физич. песок > 0,01 Гранулометрический состав
10,25 0,250,05 0,050,01 0,010,005 0,0050,001 < 0,001
Тип: Элювиоземы инициальные
Р-19-18 0(1)—9(14) 1,75 2,51 11,77 79,1 5,66 1,4 1,25 0,82 3,47 96,53 Рыхло-
песчаная
9(14)—25 1,42 2,64 15,36 78,56 3,7 1,23 0,43 0,72 2,38 97,62 Рыхло-
песчаная
Тип: Эмбриоземы инициальные
Р-18-18 0—10 1,33 2,47 14,33 70,28 7,78 3,74 2,15 1,72 7,61 92,39 Связно-
песчаная
10—20 1,62 2,23 19,29 64,48 5,24 3,18 6,67 1,14 10,99 89,01 Супесчаная
Тип: Эмбриоземы органо-аккумулятивные
Р-17-18 0—10 1,51 2,15 — — — — — — — — —
10—20 1,47 2,30 17,23 65,35 6,32 3,26 2,2 5,64 11,1 88,9 Супесчаная
Таблица 2
Агрохимические свойства молодых почв
Разрез Глубина опробования, см рН Собщ, % ^бщ, % Р2О5, мг/кг Са, ммоль/100 г Мв, ммоль/100 г
Тип: Элювиоземы инициальные
Р-19-18 0(1)—9(14) 6,1 2,1 0,475 468,5 6,88 6,25
9(14)—25 6,6 1,4 0,375 288,5 5,63 5,13
Тип: Эмбриоземы инициальные
Р-18-18 0—10 5,7 5,7 0,325 313,5 4,38 1,83
10—20 5,7 5,5 0,700 278,5 8,13 6,00
Тип: Эмбриоземы органо-аккумулятивные
Р-17-18 0—10 5,5 5,9 0,300 168,5 6,75 7,00
10—20 5,4 5,5 0,675 188,5 5,38 4,00
Таблица 3
Солевой состав молодых почв
№ разреза Глубина опробования, см СОз НСОз С1 8О4 Са Мв № + к Сумма токсичных солей Тип засоления Степень засоления
Тип: Эмбриоземы инициальные
Р-19-18 0(1)—9(14) 0,00 0,00 0,01 0,00 0,01 0,00 0,01 0,03 Хлоридный Слабозасоленные
9(14)—25 0,00 0,00 0,01 0,00 0,01 0,01 0,00 0,03 Хлоридный Слабозасоленные
Тип: Эмбриоземы инициальные
Р-18-18 0—10 0,00 0,00 0,01 0,00 0,01 0,00 0,00 0,02 Хлоридный Незасоленные
10—20 0,00 0,00 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,04 Сульфатно- Незасоленные
хлоридный
Тип: Эмбриоземы органо-аккумулятивные
Р-17-18 0—10 0,00 0,00 0,01 0,00 0,01 0,00 0,01 0,02 Хлоридный Незасоленные
10—20 0,00 0,00 0,01 0,00 0,01 0,01 0,01 0,04 Хлоридный Слабозасоленные
дочных породах, с незначительным содержанием мелкозема и фракций физической глины. Такие породы медленно преобразуются в условиях ги-пергенеза, они мало податливы к внутрипро-фильной дифференциации толщи на почвенные генетические горизонты [4].
Тип: Элювиоземы инициальные.
Морфологическое строение элювиоземов инициальных состоит только из горизонта Д, что является типодиагностическим признаком и свидетельствует о слабом педогенном трансформации исходного субстрата. Растительность отсутствует, иногда встречаются единичные экземпляры руде-ральных видов.
В пазухах между камнями накапливается незначительное количество мелкозема, гранулометрический состав которых связаннопесчаный или супесчаный ( табл. 1). Реакция среды нейтральная и (или) слабокислая (рН 6,1—6,8). Содержание Собщ и Кобщ высокое, на верхнем слое достигает до 2,1 %, Кобщ — 0,475 %. Эмбриоземы инициальные содержат значительное количество обменных оснований и обеспечены подвижными формами фосфора (табл. 2), также эти молодые почвы имеют слабое засоление, тип засоления хлоридный (табл. 3).
Высокое содержание органогенных веществ в элювиоземах инициальных не связано с педогенезом, так как растительность практически отсутствует, не выделяются органогенные горизонты, а унаследованы от исходных пород тела отвала, которые содержат каменный уголь.
Отсутствие растительного покрова и органических горизонтов свидетельствует об инициальной стадии восстановления почвенного покрова, которая характеризуется подготовкой исходного субстрата к почвообразованию.
Класс: Биогенно-неразвитые почвы.
Почвы этого класса формируются преимущественно на нефитотоксичных рыхлых или грубо-обломочных породах или их смесях. Недостаточная развитость профиля почв обусловлена главным образом малой продолжительностью срока биопедогенного преобразования породы, под которой понимается комплекс процессов синтеза и последующей трансформации органического вещества и его взаимодействия с минеральным субстратом [7]. С течением времени в толще таких пород формируются внутрипочвенные биоценозы, одновременно развиваются фитоценозы и сингенетичные с ними почвообразовательные процессы, которые, в конечном счете, приводят к формированию почвенного профиля с характерными для него генетическими горизонтами [6].
Тип: Эмбриоземы инициальные представляют собой первую стадию развития класса биогенно-
неразвитых почв. Их важнейший морфологический признак — полное отсутствие биогенного горизонта. Неразвитость профиля эмбриоземов инициальных обусловлена недостаточной интенсивностью педогенной трансформации субстрата вследствие отсутствия либо слабого развития на его поверхности устойчиво функционирующих биоценозов. Растительность на таких почвах представлена сорными и рудеральными видами, проективное покрытие которых не превышает 20 %.
В строении профиля инициальных эмбриоземов не выделяются органогенные горизонты, выделяется слой С из м елкозема с м ощностью до 20 см.
Эмбриоземы инициальные обладают песчаным гранулометрическим составом (табл. 1). Реакция среды в пределах почвенного профиля в основном слабокислая (pH 5,7) (табл. 2). Со дер -жание биогенных элементов высокое, содержание общего углерода в толще 0—10 см составляет 5,7 %, а содержание общего азота в том же слое составляет 0,325 %. Эмбриоземы инициальные обеспечены обменными основаниями и подвижным фосфором (табл. 2). Эти молодые почвы не засолены (табл. 3).
Высокое содержание органогенных веществ унаследовано от исходных пород тела отвала, которые содержат каменный уголь.
Проективное покрытие растительности до 20 % и отсутствие оганогенных горизонтов свидетельствует об инициальной стадии восстановления почвенного покрова, которая сводится к подготовке исходного субстрата к почвообразованию.
Эмбриоземы органо-аккумулятивные представляют собой следующую стадию эволюционного развития эмбриоземов. Почвенный профиль по-прежнему не дифференцирован, но на поверхности накапливается слой неразложившей-ся подстилки, являющийся типодиагностическим признаком. Разложение и гумификация растительных остатков в органо-аккумулятивном горизонте лимитируются недостаточным количеством организмов-деструкторов. Такие почвы формируются как под травянистыми, так и под древесными растительными сообществами. Травянистый покров составляют сорно-рудеральные виды с незначительным участием злаковых и бобовых. Преобладают глубокостержнекорневые и корнеотпрысковые широколиственные растения, дающие значительную биомассу. Проективное покрытие травянистых видов колеблется от 60 до 100 %.
Эмбриоземы органо-аккумулятивные имеют профиль с мощностью до 25 см, в морфологическом строении минеральная часть не дифференцируется на четко выраженные слои, но в отли-
чие от эмбриоземов инициальных на поверхности накапливается слой из неразложившихся растительных остатков.
Гранулометрический состав этих молодых почв супесчаная (табл. 1). Реакция среды в пределах почвенного профиля слабокислая (pH 5,4—5,5) (табл. 2). Содержание биогенных элементов высокое. Содержание общего углерода в толще 0—10 см составляет 5,9 %, а содержание общего азота в том же слое составляет 0,300 %. Эмбриоземы органо-аккумулятивные обеспечены обменными основаниями и подвижным фосфором (табл. 2). В слое 10—20 см отмечается слабое засоление, тип засоления хлоридный (табл. 3).
Высокое содержание органогенных веществ унаследовано от горных пород тела отвала с содержанием каменного угля.
Проективное покрытие растительности 60— 100 % и накопление органического вещества на поверхности молодых почв свидетельствует об органо-аккумулятивной стадии восстановления
Библиографический список
почвенного покрова, которая сводится к накоплению неразложившейся растительных остатков. Результаты ранее проведенных исследований ор-гано-аккумулятивных эмбриоземов показывают, что на органо-аккумулятивной стадии происходит накопление пула микроорганизмов [8].
Заключение. Согласно профильно-генетической классификации почв техногенных ландшафтов на отвалах вскрышных пород выделены элювиоземы инициальные из класса литогенно-неразвитых почв, эмбриоземы инициальные и эмбриоземы органо-аккумулятивные из класса биогенно-неразвитых почв.
Особенность исследованных молодых почв является высокое содержание органогенных веществ, которые унаследованы от исходных пород, которые содержат каменный уголь.
По истечении 25—30 лет на отвалах вскрышных пород добычи каменного угля выделены инициальные и органо-аккумулятивные стадии восстановления почвенного покрова.
1. Аринушкина Е. В. Руководство по химическому анализу почв. — М.: Изд-во МГУ, 1970.
2. Вадюнина А. Ф., Корчагина З. С. Методы исследования физических свойств почв. — М.: Агропромиздат, 1986.
3. Почвенная съемка. — М.: МГУ, 1987. — 269 с.
4. Курачев В. М., Андроханов В. А. Классификация почв техногенных ландшафтов // Сибирский экологический журнал. — 2002. — № 3. — С. 255—261.
5. 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.
6. Андроханов В. А., Куляпина Е. Д., Курачев В. М. Почвы техногенных ландшафтов: генезис и эволюция. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2004. — 205 с.
7. Шишов Л. Л., Соколов И. А. Генетическая классификация почв СССР // Почвоведение. — 1989. — № 4. — С. 112—121.
8. Данилова А. А., Саввинов Г. Н., Данилов П. П., Петров А. А. Биологическая характеристика почвогрунтов многолетних отвалов алмазодобывающей промышленности Якутии // Сибирский экологический журнал. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2012. — № 5. — С. 749—756.
SOILS RESTORATION PROCESSES IN POST-TECHNOGENIC LANDSCAPES OF THE CHULMAN DEPRESSION (SOUTH YAKUTIA)
A. A. Petrov, Ph. D. in Biology, Senior Researcher of the Research Institute of Applied Ecology of the NEFU, [email protected], Yakutsk, Russia
References
1. Arinushkina E. V. Rukovodstvo po himicheskomu analizu pochv [Guide to chemical analysis of soils]. Moscow, Izd-vo MGU, 1970 [in Russian]
2. Vadyunina A. F., Korchagina Z. S. Metody issledovaniya fizicheskih svojstv pochv [Methods of research of physical properties of soils] Moscow, Agropromizdat, 1986 [in Russian]
3. Pochvennaya semka [Soil survey] Moscow, MGU, 1987. 269 p. [in Russian].
4. Kurachev V. M., Androkhanov V. A. Klassifikaciya pochv tehnogennyh landshaftov [Classification of soils of technogenic landscapes] Sibirskij ekologicheskij zhurnal [Siberian ecological journal]. 2002. No. 3. P. 255—261 [in Russian].
5. Gadzhiev I. M., Kurachev V. M. Geneticheskie i ekologicheskie aspekty issledovaniya i klassifikacii pochv tehnogennyh landshaftov [Genetic and ecological aspects of research and classification of soils of technogenic landscapes] Ekologiya i rekulti-vaciya tehnogennyh landshaftov [Ecology and reclamation of technogenic landscapes]. Novosibirsk, Nauka, Sib. otd-nie, 1992. P. 6—15 [in Russian].
6. Androkhanov V. A., Kulyapina E. D., Kurachev V. M. Pochvy tehnogennyh landshaftov: genezis i evolyuciya [Soils of technogenic landscapes: Genesis and evolution] Novosibirsk, Izd-vo SO RAN. 2004. 205 p. [in Russian].
7. Shishov L. L., Sokolov I. A. Geneticheskaya klassifikaciya pochv SSSR [Genetic classification of soils of the USSR] Poch-vovedenie [Soil science]. 1989. No. 4. P. 112—121 [in Russian].
8. Danilova A. A., Savvinov G. N., Danilov P. P., Petrov A. A. Biologicheskaya harakteristika pochvogruntov mnogoletnih otval-ov almazodobyvayushej promyshlennosti Yakutii [Biological characteristics of the soil of many years dumps the diamond industry of Yakutia] Sibirskij ekologicheskij zhurnal [Siberian ecological journal]. Novosibirsk, Izd-vo SO RAN. 2012. No. 5. P. 749—756 [in Russian].
