CC BY
51
Bibliography
1. Puzanov, A.V. Biogeokhimicheskoe rayjonirovanie i landshaftno-geokhimicheskaya struktura tuvinskoyj gornoyj oblasti // Polzunovskiyj vestnik. - 2005. - № 4.
2. Maslov. V.P. Proiskhozhdenie i vozrast khr. Tannu-Ola v Ubsanurskoyj kotlovine (Yuzhnaya Tuva) // Zemlevedenie. - 1948. - T. 2. - Vihp. 42.
3. Timofeev, P.P. Yurskaya uglenosnaya formaciya Tuvinskogo mezhgornogo progiba // Trudih Geol. In-ta AN SSSR. - M., 1964. - Vihp. 94.
4. Arkhipov, S.A. Termolyuminescentnihyj vozrast zapadnosibirskikh oledeneniyj / S.A. Arkhipov, V.N. Shelkoplyas // Problemih stratigrafii i paleogeografii pleyjstocena Sibiri. - Novosibirsk, 1982.
5. Shuvalov, V.F. Paleogeografiya i istoriya razvitiya ozernihkh sistem Mongolii v yurskoe i melovoe vremya // Mezozoyjskie ozernihe sistemih Mongolii: paleogeografiya, litologiya, paleobiogeokhimiya, paleontologiya. - L., 1982.
6. Chernov, Yu.I. Sreda i soobthestva tundrovoyj zonih // Soobthestva Krayjnego Severa i chelovek. - M., 1985.
7. Yurlova, S.V. Nekotorihe osobennosti pochvoobrazovaniya v Tuvinskikh kotlovinakh // Pochvovedenie. - 1959. - № 7.
8. Nosin, V.A. Pochvih Tuvih. - M., 1963.
9. Shaulo, D.N. Flora ostrovnihkh stepeyj Zapadnogo Sayana // Stepnaya rastiteljnostj Sibiri i nekotorihe chertih eyo ehkologii. - Novosibirsk, 1982.
10. Namzalov, B.B. Stepi Yuzhnoyj Sibiri. - Novosibirsk; Ulan-Udeh, 1994.
11. Yurcev, B.A. Osnovnihe napravleniya sovremennoyj nauki o rastiteljnom pokrove // Botan. zhurn. - 1988. - № 10. - T. 73.
12. Namzalov, B.B. O nekotorihkh osobennostyakh raspredeleniya rastiteljnosti v Khemchikskoyj kotlovine v Tuve // Rastiteljnihe resursih Sibiri i ikh ispoljzovanie. - Novosibirsk, 1978.
13. Revushkin, A.S. Materialih k floristicheskomu rayjonirovaniyu Altae-Sayanskoyj provincii // Nekotorihe itogi izucheniya florih i rastiteljnosti Sibiri. - Tomsk, 1987.
14. Eljkina, G.Ya. Podkhodih k normirovaniyu soderzhaniya tyazhelihkh metallov v podzolistihkh pochvakh // Sovremennihe problemih zagryazneniya pochv: materialih II Mezhd. konf. - M., 2007. - T. 2.
15. Manceau, A., Boisset M.C., Sarret G., Hazemann J.L., Mench M.,Cambier P., Prost R. Direct determination of lead speciation in contaminatedsoils by EXAFS spectroscopy // Environ. Sci. Technol.1996. V. 30.
16. Manceau, A., Marcus M.A., Tamura N.Quantative speciation ofheavy metals in soils and sediments by synchrotron X-ray techniques // Applications of Synchrotron Radiation in Low-Temperature Geochemistryand Enviromental Science. Reviews in Mineralogy andGeochemistry. Washington, DC. 2002. V. 49.
17. Varshal, G.M. Guminovihe kislotih kak prirodnihyj kompleksnoobrazuyuthiyj sorbent, koncentriruyuthiyj tyazhelihe metallih v objhektakh okruzhayutheyj sredih / G.M. Varshal, T.K. Velyukhanova, D.N. Chkhetiya [i dr.] // Geokhimicheskie barjerih v zone gipregeneza: materialih Mezhd. simpoziuma. - M., 1999.
18. Savenko, V.S. Ehksperimentaljnihe metodih izucheniya nizkotemperaturnihkh geokhimicheskikh processov / V.S. Savenko, A.V. Savenko. -M., 2009.
19. Kolesnikov, S.I. Ranzhirovanie khimicheskikh ehlementov po stepeni ikh ehkologicheskoyj opasnosti // Sovremennihe problemih zagryazneniya pochv: materialih III Mezhd. konf. - M., 2010.
20. Ondar, S.O. Mekhanizmih funkcionirovaniya uljtrakontinentaljnoyj stepnoyj ehkosistemih: ustoyjchivostj i dinamicheskie processih: avtoref. dis. ... d-ra biol. nauk. - M., 2001.
Статья поступила в редакцию 24.10.14
УДК 581: 633.2.032.3 (235.223)
Sambyla Ch.N. PROJECTIVE PLANT COVER EFFECT AND GRASS LENGTH EFFECT ON PHYTOMASS RESERVES OF MEADOW COMMUNITIES OF THE WESTERN SAYAN SUBALPINE BELT. Landscape-forming communities are bortsovy and levzeevy tall grass, gortsovy and trolliusovy subalpine meadows in the subalpine zone of the Western Sayan. Grass length reaches 150-200 sm in the subalpine tall grass, 60-100 sm are in the subalpine meadows and 20-50 sm are in the alpine meadows. The reserves value of the phytomass of meadow and tallgrass communities varies from 126,8 to 640,0 g/m2. Top mortmass is 17,4 - 277,8 g/m2. Mortmass percentage share reaches 41.2% in shultsievy, levzeevy and trolliusovy communities but it does not exceed 16,0 % in gortsovy, sibbaldievyh and trolliuovy meadows. Phytomass reserves do not depend on the projective plant cover, but they are directly dependent on the grass length where the correlation coefficient is 0,76 in the investigated associations of subalpine belt of the Western Sayan Range.
Keywords: projective plant cover, grass length, phytomass, meadows, subalpine belt, Western Sayan.
Ч.Н. Самбыла, канд. биол. наук, доц. Тувинского гос. университета, г. Кызыл, E-mail: [email protected]
ВЛИЯНИЕ ПРОЕКТИВНОГО ПОКРЫТИЯ И ВЫСОТЫ ТРАВОСТОЯ НА ФИТОМАССУ ЛУГОВЫХ СООБЩЕСТВ СУБАЛЬПИЙСКОГО ПОЯСА ЗАПАДНОГО САЯНА
В субальпийском поясе Западного Саяна ландшафтообразующими сообществами являются борцовые и ле-взеевые высокотравья, торцовые и троллиусовые субальпийские луга. В субальпийском высокотравье высота травостоя составляет 150-200 см, в субальпийских и альпийских лугах - 60-100 и 20-50 см соответственно. Величина запаса фитомассы луговых и высокотравных сообществ варьируют от 126,8 до 640,0 г/м2, надземная мортмасса - 17,4 - 277,8 г/м2. В горцовых, сиббальдиевых и аконитовых лугах доля участия мортмассы достигает 41,2%, в шульциевых, левзеевых и троллиусовых сообществах она не превышает 16,0%. В исследованных ассоциациях субальпийского пояса хребта Западного Саяна запасы фитомассы не зависят от проективного покрытия, а прямо зависят от высоты травостоя, где коэффициент корреляции составил 0,76.
Ключевые слова: проективное покрытие, высота травостоя, фитомасса, луга субальпийский пояс, Западный Саян.
Пространственная гетерогенность среды может являться важным фактором сосуществования видов и поддержания биологического разнообразия [1; 2]. С целью максимального использования среды фитоценозы варьируют проективным покрытием, вертикальной структурой, соответственно и продуктивностью. В ряде работ исследователями отмечается тесная связь продукционных и фитоценотических показателей зональных фитоцено-
зов [3; 4]. В высокогорных сообществах выявлена положительная высоко достоверная корреляция между запасами фитомассы и степенью проективного покрытия [5] продуктивностью и вертикальной структурой [6]. Часто в лугах ярусность проявляется не везде и в качестве инварианты предлагается целесообразно рассматривать, согласно В.П. Седельниковым (1988), не вертикальную структуру, а вертикальную мощность фитосреды [6,
с. 174-175], как адаптивный признак флороценогенеза в условиях высокогорий [7].
Настоящая работа посвящена изучению луговых сообществ субальпийского пояса хребта Западного Саяна - типичных сообществ гумидного сектора Алтае-Саянской горной области. Западный Саян представляет собой широтно-вытянутое поднятие высотой от 800 до 2236 м над ур. м, сложен преимущественно легко эродируемыми метаморфическими сланцами и гранитами палеозойского возраста [8]. Район исследования относится к Ой-ско-Араданскому таежно-высокогорному округу Западного Саяна [9] с характерным гумидным горнотундрово-субальпийско-тем-нохвойным типом поясности [6]. Верхняя граница леса проходит на высоте 1600-1700 м над ур. моря (далее н.у.м.), и выше ее на всех хребтах развивается высокогорная растительность. По данным А. В. Куминовой (1971), высокогорная растительность занимает 39,0 % от общей площади округа [9]. В высотном ряду четко представлены два пояса высокогорной растительности: субальпийский и тундровый.
Целью данного исследования является оценка влияния проективного покрытия и высоты травостоя на надземную фи-томассу (далее НФМ) луговых сообществ субальпийского пояса Западного Саяна. Задачи: 1. выявить ландшафтообразующие луговые сообщества в пределах гумидного сектора Западного Саяна; 2. оценить запасы НФМ и мортмассы (- НММ); 3. определить влияние проективного покрытия и высоты травостоя на величину НФМ.
Материалы и методика изучения. В содержание работы вошли результаты комплексной экспедиции по изучению растительного покрова сообществ высокогорий хребта Западного Саяна, организованной в 2010 г. сотрудниками ЦСБС СО РАН, БИН РАН и Убсунурского международного центра, в рамках которой проведено данное исследование. В субальпийском поясе всего было заложено 7 пробных площадей размером 100 м2, на которых выполнялись геоботанические описания по стандартной методике [10]. Более подробно материалы и методика изучения, а также сведения об условиях местообитания и видовом составе исследуемых сообществ имеются в ранее опубликованных работах [11-13].
Обсуждение результатов. В субальпийском поясе широко представлены субальпийские высокотравные формации с доминированием Aconitum sajanense и Stemmacantha carthamoides, субальпийские (-Trollius asiaticus и Bistorta major) и альпийские (-Aquilegia glandulosa, Sibbaldia procumbens и Schulzia crinite) луга (таблица).
Ряд исследователей субальпийское высокотравье относят к высокотравным лугам [9; 6], другие рассматривают их как отдельное эколого-ценотическое образование [14]. Высокотравные сообщества как отдельный флороценотип отнесены к кри-
омезофильному эколого-историческому ряду растительности [6]. В районе исследования формации субальпийского высокотра-вья встречаются в полосе редколесий, которые простираются от границы леса до границы отдельных деревьев, играя ланд-шафтообразующую роль. Субальпийские луга вышеуказанного эколого-исторического ряда занимают значительные площади и создают яркий облик субальпийскому поясу. Альпийские луга отдельными участками распространены в верхней части субальпийского пояса, а также тундровых фитоценозах. Формации данного флороценотипа небольшими пятнами встречаются возле снежников и нивальных лужаек, как указывал И.М. Красноборов (1976), не имеют существенного значения в ландшафтах высокогорий [15].
В ходе исследования выявлено, что в субальпийском высо-котравье высота травостоя достигает 150-200 м, а в субальпийских и альпийских лугах наблюдается постепенное уменьшение данной величины от 100 до 60 и от 50 до 20 см соответственно. При этом значения проективного покрытия исследованных ассоциаций остаются достаточно стабильными (кроме сиббальдие-вых лугов). Если рассматривать величину запаса НФМ луговых и высокотравных сообществ, то она варьирует от 126,8 до 640,0 г/м2 (таблица). Полученные данные показывают, что набольшие запасы НФМ характерны высокотравным сообществам, наименьшие - альпийским лугам.
Анализ результатов ранее опубликованных работ по сообществам субальпийского пояса Алтае-Саянской горной области позволяет нам отметить, что в большинстве случаев запасы НФМ и общая фитомасса (с учетом мортмассы) схожие. Например, если рассматривать величину запаса НФМ высокотравных сообществ с Aconitum sajanense (640,0 г/м2) и Stemmacantha carthamoides (596,4 г/м2), то близкие значения приводят Е.Г. Зибзеев, Ч.Н. Самбыла (2011) для чемерицевых с доминированием Veratrum lobelianum (539,8 г/м2), и сообществ с Athyrium dystentifolium (742,4 г/м2) Восточного Саяна [16], Ч.Н. Самбыла (2012) - для сообществ с Euphorbia pilosa и папоротниковых зарослей с Athyrium dystentifolium (в среднем 543,1 г/м2) Кузнецкого Алатау [17], - для сообществ с Aconitum septentrionale (679,6 г/ м2), Saussurea latifolia (532,0 г/м2), Stemmacantha carthamoides (761,4 г/м2) Семинского и Ивановского хребтов [18]. В горцовых лугах (с доминированием Bistorta major) Западного и Восточного Саян запасы НФМ примерно одинаковы и колеблются от 303,8 до 345,7 г/м2 [16; 13], напротив, в этих же лугах Казахстана (Саур) приводятся более низкие значения (181,2 г/м2) запаса НФМ [18]. С уменьшением высоты травостоя до 20 см, в случае альпийских лугов, величина запаса НФМ сообществ, расположенных в разных горных системах, также остается стабильной. Например, в сиббальдиевых лугах Западного Саяна (126,5 г/м2), Казахстана (Саур, 116,3-182,2 г/м2) и Кузнецкого Алатау (126,0 г/м2) эти
Таблица 1
Запасы фитомассы луговых сообществ субальпийского пояса хребта Западный Саян в г/м2 (вес воздушно-сухой)
№ Формация Ассоциация Местоположение Фитоценотические признаки НФМ
1 Aconitum sajanense** разнотравно-борцовая** 52°47'51.1»-93°15'45.0» 1527 м н.у.м., хр. Ойский ОПП сообщества - 95-100 %. СВН*** - 25 видов на 100 м2. ВС - двухъярусная. Высота травостоя: 60-85 - 120-200 см 640,0
2 Stemmacantha carthamoides* разнотравно-левзеевая 52°47'17.5»-93°18'06.7» 1182 м н.у.м., хр. Ойский ОПП сообщества 95-100 %. СВН** - 31 вид на 100 м2. ВС - двухъярусная. Высота травостоя: 65-75 - 120-150 см 596,4
3 Trollius asiaticus молочаево-троллиусовая 62°48'37.4»-93°15'49.7» 1497 м н.у.м., хр. Ойский ОПП - 95-100 %. СВН - 32 вида на 100 м2. ВС -двухъярусная. Высота травостоя: 3 - 100 см 364,8
4 Bistorta major* осоково-горцовая** 52°48'55»- 94°06'48.3» 1566,хр. Куртушибинский ОПП - 75-90 %. СВН*- 25 видов на 100 м2. ВС -одноярусная. Высота травостоя: 5-60 см 303,8
5 Aquilegia glandulosa* разнотравно-водосборовая** 52°50'23.9»-93°16'20.1» 1622 м н.у.м., хр.Ергаки ОПП - 75-90 %. СВН**- 24 вида на 100 м2. ВС -двухъярусная. Высота травостоя: 3-20 - 40-50 см 451,2
6 Schulzia crinita* разнотравно-шульциевая 52°51'21.0»-93°15'23.3» 1465 м н.у.м., хр. Кулу-мыс ОПП - 90 %. СВН*- 18 видов на 100 м2. ВС -двухъярусная. Высота травостоя: 4-35 см 221,3
7 Sibbaldia procumbens* сиббальдиевая* 52°51'09.4»-93°15'28.0» 1483 м н.у.м., хр. Ергаки ОПП - 65 %. СВН*- 21 вида на 100 м2. ВС -двухъярусная. Высота травостоя: 5-20 см 126,8
Примечание: * - [6], ** - [11], *** - [12], м н.у.м. - м над уровнем моря, хр.- хребет, ОПП - общее проективное покрытие, СВН - средняя видовая насыщенность, ВС - вертикальная структура, НФМ- надземная фитомасса.
значения близки. Исключением являются сиббальдиевые луга Восточного Саяна, где величина запаса НФМ в 3,3 раза больше, что связано с развитием моховой фракции, составляющей 59,8% [16]. Величина НММ колеблется от 17,4 до 277,8 г/м2. В горцовых, сиббальдиевых и аконитовых лугах доля участия НММ достигает 41,2% от общего запаса фитомассы, в шульциевых, левзеевых и троллиусовых сообществах она не превышает 16,0%.
Анализ сообществ по фитоценотическим показателям позволяет нам отметить, что по направлению субальпийское вы-
Библиографический список
сокотравье, субальпийские и альпийские луга наблюдается постепенное уменьшение высоты травостоя, при этом значения проективного покрытия луговых сообществ остаются довольно стабильными (кроме сиббальдиевых лугов). Полученные данные показывают, что на величину запаса надземной фитомассы луговых сообществ субальпийского пояса хребта Западного Саяна влияет высота травостоя (коэффициент корреляции составил 0,76), при этом проективное покрытие существенной роли не играет.
1. Tilman, D. Resource competition and community structure. - Princeton, 1982.
2. Tyler, G. Cover distributions of varcular plants in relation to soil chemistry and soil depth in a granite rock ecosystem // Vegetatio. - 1996. -Vol. 127. - № 2.
3. Базилевич, Н.И. Биологическая продуктивность экосистем Северной Евразии. - М., 1993.
4. Деева, Н.М. Структура горных фитоценотических систем Субарктики. - СПб., 1995.
5. Злотин, РИ. Жизнь в высокогорьях. - М., 1975.
6. Седельников, В.П. Высокогорная растительность Алтае-Саянской горной области. - Новосибирск, 1988.
7. Агаханянц, О.Е. Аридные горы ССР. Природа и географические модели флорогенеза. - М., 1981.
8. Алтае-Саянская горная область. - М., 1969.
9. Куминова, А.В. Дробное геоботаническое районирование части Алтае-Саянской геоботанической области (правобережье Енисея) // Растительность правобережья Енисея. - Новосибирск, 1971.
10. Полевая геоботаника. - М.; Л., 1972. - Т. 4.
11. Зибзеев, Е.Г. Эколого-фитоценотическая характеристика высокогорных сообществ восточной части Ойского хребта (Западный Саян) / Е.Г. Зибзеев, Т.С. Черникова // Растительность России. - СПб., 2006. - № 9.
12. Зибзеев, Е.Г. Классификация и ценотическая характеристика некоторых высокотравных сообществ гумидных высокогорий Западного Саяна / Е.Г. Зибзеев, Е.А. Басаргин // Вестник НГУ. - 2012. - № 2.
13. Самбыла, Ч.Н. Соотношение надземной и подземной массы в луговых фитоценозах высокогорного пояса хребта Западный Саян // Мир науки, культуры, образования. - 2014. - № 1(44).
14. Камелин, Р.В. Материалы по истории флоры Азии (Алтайская горная страна). - Барнаул, 1998.
15. Красноборов, И.М. Высокогорная флора Западного Саяна. - Новосибирск, 1976.
16. Зибзеев, Е.Г. Структура фитомассы растительных сообществ гумидных высокогорий Восточного Саяна (на примере хр. Крыжина) / Е.Г. Зибзеев, Ч.Н. Самбыла // Сибирский экологический журнал. - 2011. - № 3.
17. Самбыла, Ч.Н. Надземная фито- и мортмасса растительных сообществ высокогорий Алтае-Саянской горной страны // Экосистемы Центральной Азии: Исследование, сохранение, рациональное использование: материалы XI Убсунурского международного симпозиума. - Кызыл, 2012.
18. Самбыла, Ч.Н. Фитомасса и мортмасса сообществ высокогорного пояса Алтая // Растительный мир и его охрана: материалы международной научной конф., посвященной 80-летию Института ботаники и фитоинтродукции. - Атма-Аты, 2012.
Bibliography
1. Tilman, D. Resource competition and community structure. - Princeton, 1982.
2. Tyler, G. Cover distributions of varcular plants in relation to soil chemistry and soil depth in a granite rock ecosystem // Vegetatio. - 1996. -Vol. 127. - № 2.
3. Bazilevich, N.I. Biologicheskaya produktivnostj ehkosistem Severnoyj Evrazii. - M., 1993.
4. Deeva, N.M. Struktura gornihkh fitocenoticheskikh sistem Subarktiki. - SPb., 1995.
5. Zlotin, R.I. Zhiznj v vihsokogorjyakh. - M., 1975.
6. Sedeljnikov, V.P. Vihsokogornaya rastiteljnostj Altae-Sayanskoyj gornoyj oblasti. - Novosibirsk, 1988.
7. Agakhanyanc, O.E. Aridnihe gorih SSR. Priroda i geograficheskie modeli florogeneza. - M., 1981.
8. Altae-Sayanskaya gornaya oblastj. - M., 1969.
9. Kuminova, A.V. Drobnoe geobotanicheskoe rayjonirovanie chasti Altae-Sayanskoyj geobotanicheskoyj oblasti (pravoberezhje Eniseya) // Rastiteljnostj pravoberezhjya Eniseya. - Novosibirsk, 1971.
10. Polevaya geobotanika. - M.; L., 1972. - T. 4.
11. Zibzeev, E.G. Ehkologo-fitocenoticheskaya kharakteristika vihsokogornihkh soobthestv vostochnoyj chasti Oyjskogo khrebta (Zapadnihyj Sayan) / E.G. Zibzeev, T.S. Chernikova // Rastiteljnostj Rossii. - SPb., 2006. - № 9.
12. Zibzeev, E.G. Klassifikaciya i cenoticheskaya kharakteristika nekotorihkh vihsokotravnihkh soobthestv gumidnihkh vihsokogoriyj Zapadnogo Sayana / E.G. Zibzeev, E.A. Basargin // Vestnik NGU. - 2012. - № 2.
13. Sambihla, Ch.N. Sootnoshenie nadzemnoyj i podzemnoyj massih v lugovihkh fitocenozakh vihsokogornogo poyasa khrebta Zapadnihyj Sayan // Mir nauki, kuljturih, obrazovaniya. - 2014. - № 1(44).
14. Kamelin, R.V. Materialih po istorii florih Azii (Altayjskaya gornaya strana). - Barnaul, 1998.
15. Krasnoborov, I.M. Vihsokogornaya flora Zapadnogo Sayana. - Novosibirsk, 1976.
16. Zibzeev, E.G. Struktura fitomassih rastiteljnihkh soobthestv gumidnihkh vihsokogoriyj Vostochnogo Sayana (na primere khr. Krihzhina) / E.G. Zibzeev, Ch.N. Sambihla // Sibirskiyj ehkologicheskiyj zhurnal. - 2011. - № 3.
17. Sambihla, Ch.N. Nadzemnaya fito- i mortmassa rastiteljnihkh soobthestv vihsokogoriyj Altae-Sayanskoyj gornoyj stranih // Ehkosistemih Centraljnoyj Azii: Issledovanie, sokhranenie, racionaljnoe ispoljzovanie: materialih XI Ubsunurskogo mezhdunarodnogo simpoziuma. -Kihzihl, 2012.
18. Sambihla, Ch.N. Fitomassa i mortmassa soobthestv vihsokogornogo poyasa Altaya // Rastiteljnihyj mir i ego okhrana: materialih mezhdunarodnoyj nauchnoyj konf., posvyathennoyj 80-letiyu Instituta botaniki i fitointrodukcii. - Atma-Atih, 2012.
Статья поступила в редакцию 24.10.14
УДК 550.4:631.4;504.55.054:622.323
Shepelev A.I., Shepeleva L.F. GEOCHEMICAL TRANSFORMATION OF THE COMPOSITION AND PROPERTIES OF THE SOILS OF TAIGA OF WESTERN SIBERIA UNDER THE INFLUENCE OF OIL-SALT POLLUTANTS. The article is devoted to the problem of behavior of oil-salt pollutants in soils and to the forecast of restoration of chemically damaged landscapes in oil-extraction territory of Khanty-Mansiysk Region, on the second terrace above flood-plain of the Ob. The area suffered from the oil contamination in 2001-2002 as the result of an accident. The author began their research in 2003. The long-term studies by the scientists of this research of the composition and properties of the contaminated soil in the geochemical catene showed their natural regular changes. In the first years after the accident in soils of all positions of catena the contents of oil, water-soluable substances and chlorides
increased. The acidity significantly decreased. The sixth and the seventh years after the accident the authors of the research notice the recovery of the composition and the properties of the soil mass.
Key words: soil properties, profile, organic and mineral horizons, geochemical catena, oil, restoration.
А.И. Шепелев, д-р биол. наук, ст. н.с., зав. лаб. ландшафтной экологии, проф. каф. ботаники и экологии растений Сургутского гос. университета Ханты-Мансийского автономного округа-Югры, г. Сургут, E-mail: [email protected]; Л.Ф. Шепелева, д-р биол. наук, проф. зав. каф. ботаники и экологии растений Сургутского гос. университета Ханты-Мансийского автономного округа-Югры, г. Сургут, E-mail: [email protected]
ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ СОСТАВА И СВОЙСТВ ПОЧВ ТАЙГИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ ПОД ВЛИЯНИЕМ НЕФТЕСОЛЕВЫХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ
Статья посвящена актуальной для нефтедобывающей территории ХМАО проблеме поведения нефтесоле-вых загрязняющих веществ в почво-грунтах и прогноза восстановления химически нарушенных ландшафтов. Многолетние исследования состава и свойств загрязненных почв в геохимической катене показали их закономерные изменения. В первые годы после аварии в почвах всех позиций катены повысилось содержание нефтепродуктов, водорастворимых веществ и хлоридов, значительно снизилась кислотность. На 6-7 годы наблюдается восстановление состава и свойств почвенной массы.
Ключевые слова: почвы, свойства, профиль, органогенные и минеральные горизонты, геохимическая катена, нефтепродукты, восстановление.
Интенсификация нефтедобычи, транспортировки и переработки углеводородного сырья на территории ХМАО сопровождается масштабным и все увеличивающимся нарушением природной среды - растительности, почв. В силу суровых природных климатических условий региона естественное восстановление химически загрязненных почв крайне заторможено. Рекультивации таких земель, основывающиеся на эмпирических материалах, полученных на других территориях, обычно не эффективны. Поэтому изучение естественной трансформации состава и свойств нефтезагрязненных почв, их восстановления в длительных исследованиях на постоянных площадках, явилось целью данной работы.
Объекты и методы исследования. Объектом исследования послужили почвы геохимической катены участка Южно-Сургутского месторождения нефти, расположенного на вну-трипойменном останце второй надпойменной террасы Оби. Исследуемая катена включает 3 основные позиции: от подзо-листо-элювиально-глеевой почвы темнохвойного леса на гриве до органогенной почвы аккумулятивной депрессии переходного болота, испытавшего в 2001-2002 годах аварийные выбросы «сырой» нефти (смеси пластовых флюидов - углеводородов и минеральных солей).
Наблюдения проводятся с 2003 года. Отбор смешанных образцов почв, составленных из 10 индивидуальных, осуществлялся на постоянных площадках по генетическим горизонтам методом «конверта». Срок отбора образцов для химического анализа обоснован осенним периодом затухания процессов микробной деструкции и стабилизации системы органических веществ (Дер-гачева, 1984).
Анализы выполнялись в аккредитованных лабораториях (г. Сургут - ЦЛАТИ; г. Нефтеюганск - ЮганскНИПИнефть) по показателями, характеризующих наличие загрязняющих веществ в почвах и их трансформацию: содержание общих нефтепродуктов - РМП 3.1.2.41-00; рН водной суспензии, водорастворимых веществ и хлоридов - ГОСТ 26423-85.
Поскольку многие показатели почв по содержанию загрязняющих веществ не нормируются, для оценки изменения свойств почв мы воспользовались данными по «фоновой» почве элювиальной позиции, находящейся вне зоны аварии. Фоновая почва характеризуется кислой и сильнокислой реакцией среды (рНвс) в органогенных и минеральных горизонтах, низким содержанием нефтепродуктов (причем максимум в органогенном горизонте); а судя по плотному остатку, и низким содержанием водорастворимых веществ (минеральных и гумусовых) и хлоридов (таблица 1).
Торфяная почва, расположенная вблизи места аварии на нефтепроводе, отличается максимальными изменениями свойств и состава в первые после аварии годы. Это касается довольно значительной по сравнению с «фоном» щелочности грунтов (7,5 ед. рНвс) за счет появления минеральных солей, возможно, соды. В образцах почв содержание подвижного натрия не определя-
лось. Однако в отдельных, смежных образцах болота обнаружено его значительное количество. Резкое повышение кислотности в 2004 году объясняется Н.П. Солнцевой [2] обменными реакциями с минеральными солями. Появление в среде техногенных битумов привело и к превышению над «фоновыми» содержания общих нефтепродуктов (более 500 г/кг), увеличению содержания хлоридов и суммы водорастворимых веществ.
Подзолистые почвы повышенных позиций после загрязнения также характеризуются общим снижением кислотности массы, особенно в верхних органогенных горизонтах - до 5,5-6,0 ед. рНвс. Одновременно содержание нефтепродуктов резко возрастает во всех горизонтах (до 10-20 г/кг). Но уже на второй после аварии год наблюдается снижение их содержания по катене до 0,8-0,2 г/кг, которое все же превышает пределы установленные региональными нормативами [3].
Профильное распределение общих нефтепродуктов в минеральных почвах склоновой части и повышения характеризуется максимальным их накоплением в верхних органогенных горизонтах за счет весенне-летнего капиллярного подъема с загрязненными грунтовыми водами и сорбции подстилкой.
Содержание хлоридов в минеральных почвах в целом не превышает установленные региональные нормативы - в 300 мг/ кг, хотя и значительно выше фоновых значений, профильное же их распределение во всех случаях указывает на аккумуляцию в верхних горизонтах.
Величины плотного остатка водной вытяжки всех почв, как суммы водорастворимых (органических и минеральных) веществ, значительно превышают их содержание в фоновых почвах. Однако обращают на себя внимание устойчиво высокие их значения в верхних горизонтах почв, по всем годам наблюдений. Это может быть связано с повышением растворимости (подвижности) органических веществ под влиянием минеральных солей «сырой» нефти, увеличением содержания водорастворимых минеральных солей, а также постоянно присутствующей у поверхности капиллярной каймы из неглубоко залегающих почвен-но-грунтовых вод.
Некоторый «разброс» значений свойств и состава почв от уже установленных общих закономерностей, возможно, связан с обычной неоднородностью природного строения почвенного пространства.
Восстановление свойств и химического состава нефтеза-грязненных почв (кислотности, содержания нефтепродуктов, плотного остатка и хлоридов) наблюдается к 2008 году. Одновременно происходят сукцессионные (восстановительные) изменения состава растительности этих площадок [4; 5] .
Таким образом, общие особенности природной среды региона (климата - теплое и влажное лето, относительная вырав-ненность участка, неглубокое залегание от поверхности почвен-но-грунтовых вод, их гидравлическая связь с поверхностными (болотными) водами) обеспечивают постоянную миграцию вод в
