CC BY
23
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
УДК 502.52, 631.427.12
ВОССТАНОВЛЕНИЕ ВЕРХОВЫХ БОЛОТ
ХАНТЫ-МАНСИЙСКОГО ПРИОБЬЯ ПОСЛЕ РЕКУЛЬТИВАЦИИ НЕФТЕ- И СОЛЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ТОРФЯНЫХ ПОЧВ В 2003-2005 гг.*
Е.А. Шишконакова, С.Я. Трофимов, Н.А. Аветов, А.В. Арзамазова,
Р.Р. Кинжаев, Д.В. Брыковский
Проанализирован процесс естественной ремедиации рекультивированных 14—16 лет назад нефтезагрязненных и солезагрязненных верховых болот ХМАО — Югры. В целом восстановление покрытия растительностью протекает успешно, хотя высеянные при рекультивации мезофитные травы почти полностью выпали из травостоя. На соле-загрязненных участках наблюдается постепенное рассоление торфяной почвы, сопровождаемое сукцессионной сменой галофитной (гемигалофитной) растительности сообществами с доминированием Calamagrostis epigeios, Eriophorum angustifolium, Phragmites australis и участием сфагновых и зеленых мхов, а также печеночников. Характерной особенностью этих местообитаний служит поселение ряда редких охраняемых видов (Heterogemma laxa, Thelypteris palustris, Triglochin maritimum). На нефтезагрязненных болотах в ходе восстановления растительности часто происходит поступление углеводородов из нижележащих горизонтов торфяной почвы с образованием поверхностной корки. При этом на смену травяно-осоково-пушицевым и другим сообществам приходят травостои из Eriophorum angustifolium и некоторых других видов с мощными корневыми системами. Определенную роль в зарастании покрытых коркой поверхностей играют также мхи (Sphagnum riparium, Warnstorfia fluitans и др.). Неудачное восстановление свойственно мочажинам с затрудненным стоком в случае солезагрязненных болот и наиболее дренированным сегментам — в случае нефтезагрязненных.
Ключевые слова: нефте- и солезагрязненные почвы, верховые болота, рекультивация, восстановительные сукцессии.
Введение
Верховые болота, занимая более 30% территории ХМАО — Югры, оказались одним из самых подверженных нефтяному загрязнению ландшафтов как в силу географического положения крупнейших месторождений (как раз в наиболее заболоченных районах), так и трудностей, связанных с процессом ликвидации аварийных разливов на торфяных почвах сфагнового состава, являющихся одними из наиболее активных природных адсорбентов жидких углеводородов. Первая масштабная попытка рекультивации загрязненных болот была предпринята в начале XXI в. К этому времени уже сформулировались основные положения о трансформации растительности верховых болот в процессе их загрязнения [1, 3, 4, 7, 9, 10, 13—17, 19], были разработаны практические рекомендации по рекультивации нефтезагрязненных почв [2, 8, 11, 12, 20]. С разной степенью успешности была осуществлена механическая очистка верхних горизонтов от углеводородов, применены
нефтеокисляющие препараты, в процессе фрезерования торфа разрушена поверхностная битумная корка и произведено перемешивание слоев торфа, дифференцированных по степени загрязнения. Образованные после рекультивации поверхности болот характеризовались значительной мозаич-ностью по уровню загрязнения, сохранности на-тивной растительности, формам микрорельефа, степени обводненности. Соответственно, протекание последующих восстановительных сукцессий также обнаружило высокую степень пространственной неоднородности рекультивированных участков по характеру вторичной растительности, а также скорости очищения почв от углеводородов и хлоридов. При этом важно отметить, что в настоящее время сформировалось понимание о фито-ремедиационной роли вновь формируемых растительных сообществ на нарушенных болотах, их способности ускорять разложение органических поллютантов и в целом восстанавливать экосистемы [3, 18, 20—24].
* Работа выполнялась частично в рамках тем НИР: «Продуктивность агроэкосистем и ее связь с динамикой плодородия почв», номер гос. регистрации 116020350086-4; «Землепользование и картография почв на основе геоинформационных систем», номер гос. регистрации 115122210043; гранта Минобрнауки РФ (соглашение № 05.607.21.0302).
Вместе с тем умеренные темпы и пространственная неравномерность восстановления растительности болот далеко не всегда обеспечивали требуемый уровень проективного покрытия. Так, при нормативе для сдачи участка общего проективного покрытия растительностью (ОПП)в30% на момент обследования в 2006 г. 77,4% участков имели покрытие, в большинстве случаев существенно уступающее нормативной величине. Кроме того, 8,9% участков характеризовались резко выраженной неравномерностью покрытия, хотя и составлявшего в сумме около 30%. Только 13,7% участков динамично и относительно равномерно зарастали, а ОПП на них превышало 30%.
Цель настоящей статьи — оценка восстановления растительного покрова на участках начальной (первых лет нынешнего столетия) рекультивации нефтезагрязненных верховых болот в зависимости от типа болотного биогеоценоза, степени нефте-загрязнения, характера воздействия других техногенных факторов (изменения гидрологического режима, механической нарушенности торфяных почв, солевого загрязнения).
Объекты и методы исследования
В июле—августе 2006 г. на одном из крупных месторождений восточной части Ханты-Мансийского Приобья были выполнены полевые работы, в ходе которых проводилась оценка современного состояния участков, рекультивированных в 2003—2005 гг. Рекультивация осуществлялась согласно регламенту, введенному в тот период — на техническом этапе, по возможности, — сбор нефти, на втором этапе — фрезерование, внесение минеральных удобрений, извести, в ряде случаев биопрепаратов, посев мезофитных трав, в отдельных случаях — видов местной флоры.
Всего были обследованы 154 участка, из них 124 (около 730 га) пришлись на олиготрофные или вторичные болота, возникшие на их месте. Проведено описание природных условий, в которых они расположены (исходная ландшафтная приуроченность, рельеф, почвенный и растительный покров, гидрологический режим). Ландшафты, представленные на данных участках, отражают все разнообразие верховых болот района исследований; среди них грядово-мочажинные (ГМК) и гря-дово-мочажинно-озерковые комплексы (ГМОК), сосново-кустарничково-сфагновые болота (рямы) в сочетании с небольшими по площади вкраплениями пушицево-сфагновых болот. Необходимо, однако, отметить, что значительная часть территории в настоящий момент занята вторичными антропогенно преобразованными болотами, а неф-тезагрязнение и последующая рекультивация, следовательно, происходят частично на болотах, име-
ющих мезоэвтрофный современный растительный покров, но в то же время олиготрофный характер почвенного профиля.
Из отсмотренного массива были выбраны 13 репрезентативных участков верховых болот, представляющих собой примеры удачного и неудачного проведения рекультивации. На них были заложены 23 ключевых площадки, где производилось детальное геоботаническое описание по стандартным методикам (видовой состав, общее проективное покрытие, проективное покрытие по ярусам, обилие видов по Браун-Бланке, фенофаза, жизненность), определялось содержание в торфяных почвах нефтепродуктов и хлоридов. Два участка (№ 1 и № 2) представляют собой пример преимущественно солевого (хлоридного) загрязнения, вызванного разливами пластовых вод и технологических солевых растворов, используемых при нефтедобыче. Площадь солезагрязненных болот на месторождениях ХМАО — Югры резко уступает неф-тезагрязненным, однако для них не разработаны ни специфические методы рекультивации (реме-диации), ни нормативы предельно допустимого содержания. Из-за низкого потенциала самовосстановления больше всего от засоления страдают относительно дренированные типы верховых болот — рямы и грядово-мелкомочажинные, выбранные нами в качестве объектов исследования. Остальные участки — с № 3 по № 11 — это нефтезагрязнен-ные верховые болота, в ряде случаев частично засоленные.
В 2019 г. нами были повторно аналогичным образом обследованы ключевые участки с целью выявления характера и динамики восстановления. Отдельные наблюдения за динамикой восстановления проводили также в 2008—2009 гг.
Результаты и их обсуждение
В целом по всем участкам в первые годы рекультивации наблюдалось достаточно высокое разнообразие поселяющихся видов, что во многом предопределяло успешность первоначального зарастания болот. В 2006 г. нами было отмечено в совокупности 122 вида сосудистых растений, что в среднем в четыре раза превышает видовое разнообразие типичных олиготрофных болот региона. Кроме единичных экземпляров олиготрофных видов, сохранившихся от ненарушенных участков, нами отмечена существенная доля мезофитных растений, привнесенных с посевным материалом. Кроме того, значительная площадь болот месторождения была эвтрофицирована еще до разливов нефти и солевых вод, поэтому в составе растительности рекультивированных участков присутствовало много видов местной флоры из естественных и антропогенно модифицированных эвтроф-ных местообитаний района исследований. Среди эвтрофных растений некоторая часть представлена
рудеральными видами, приспособленными к произрастанию на торфе. Следует также подчеркнуть, что определенную роль в растительном покрове засоленных местообитаний играли инвазивные виды из лесостепных займищ.
На начальном этапе растительность рекультивированных участков отличалась упрощенным ярусным строением. Деревья и кустарники отмечались в виде немногочисленных всходов и юве-нильных экземпляров. Возобновление древесных видов происходило с явным преобладанием мелколиственных пород, в то время как проростки хвойных (Pinus sylvestris L. и P. sibirica Du Tour) наблюдались довольно редко и при этом часто были угнетены. В травяно-кустарничковом ярусе сохранялись единичные кустарнички, абсолютно доминировали травянистые растения. Мохово-лишайниковый ярус представлен лишь в виде очень мелких пятен, занимающих менее 5% площади ключевых участков. Среди мхов наиболее распространена Pohlia nutans (Hedw.) Lindb., гораздо реже встречались Polytrichum strictum Brid., Warnstorfia fluitans (Hedw.) Loeske, Sciuro-hypnum oedipodium (Mitt.) Ignatov & Huttunen, Drepanocladus aduncus (Hedw.) Warnst., Leptobryumpyriforme (Hedw.) Wilson, виды рода Bryum.
Существенную трансформацию претерпела горизонтальная структура сообществ. Исходная дифференциация растительного покрова, обусловленная развитием болотообразовательного процесса, проявлялась на рекультивированных участках редко и неявно, в то время как резко выраженная в большинстве случаев мозаичность определялась в основном рядом других причин, в числе которых следует указать неравномерность загрязнения и последующего перемешивания торфа, изменение водно-физических свойств почвы вследствие техногенеза (при загрязнении, рекультивации, нарушении внутриболотного стока), потерю несущей способности торфяной залежи, создание вторичного микрорельефа как в результате целенаправленной, так и нерегулируемой деятельности, наличие очагов естественной растительности, а также семян и зачатков растений, способных образовывать вторичный фитоценоз. К тому же сложность передвижения людей и техники по вторично обводненной поверхности болота, вероятно, приводила к существенной неравномерности во внесении удобрений, извести, микробиологических препаратов и семян во время биологического этапа рекультивации.
Формирующиеся пионерные фитоценозы отличались неуравновешенностью внутриценотиче-ских связей и чутко реагировали на воздействие внешних факторов.
Засоленные (техногенно-солончаковые) верховые болота. В 2006 г. восстановление растительности на участках с техногенным галогенезом (№ 1
и № 2) происходило медленно и крайне неравномерно, что главным образом определялось неприспособленностью видов-зарастателей из местной флоры и высеваемых трав к повышенному содержанию в почве хлорид-ионов. Наиболее долговременное засоление и высокие концентрации хлоридов на фоне полного отсутствия растительности отмечались на довольно дренированных участках рямов и грядово-мелкомочажинных комплексов в условиях затрудненного внутриболотного водообмена, а также вблизи солерастворных узлов кустовых насосных станций (табл. 1).
Высеянные здесь в ходе рекультивации мезо-фитные травы выпали в самом начале вегетации. В то же время на ряде сравнительно дренированных сегментов, расположенных вблизи дорог и транспортных развязок, образовались сообщества с доминированием представителей группы слабых галофитов (гемигалофитов), выступающих в качестве индикаторов засоленных торфяных почв (Aster tripolium L., Chenopodium rubrum L., Pucci-nellia distans (Jacq.) Pari., P. hauptiana V.I. Krecz.). На менее засоленных частях, приуроченных к повышенным элементам микрорельефа или к периферическим зонам солевых разливов, к вышеперечисленным травам добавились Calamagrostis epi-geios (L.) Roth, Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud., Juncus bufonius L., отдельные экземпляры высеянных на этапе биологической рекультивации мезофитных злаков (Phleum pratense L., Elytrigia repens (L.) Nevski) и относительно устойчивые к солевому загрязнению рудеральные травы (Sonchus arvensis L., Rumex crispus L. и др.). На влажных местообитаниях растительный покров формировался главным образом за счет Bidens radiata Thuiil., в меньшей степени — Alismaplantago-aquatica L., Tephroserispalustris (L.) Rchb. Указанные виды полностью заместили собой аборигенные элементы олиготрофных болот.
Последующие наблюдения показали в целом удовлетворительную динамику зарастания рекультивированных солезагрязненных торфяников в процессе сукцессионных трансформаций. Спустя 4—6 лет после проведения рекультивации на рас-соляющихся массивах еще сохранялись немногочисленные инвазивные гемигалофиты, постепенно, по мере рассоления замещаемые представителями местной флоры. К 2019 г. (т.е. через 14—16 лет) число видов как травяного, так и мохово-лишай-никового ярусов, произрастающих на участках, где произошло частичное рассоление, существенно выросло, превысив этот показатель для рекультивированных нефтезагрязненных болот.
На дренированных сегментах в настоящее время доминирует Calamagrostis epigeios, в более выровненных и пониженных местообитаниях — Eri-ophorum angustifolium Honck. и Phragmites austra-lis. В качестве примеси в травостое спорадически
Таблица 1
Свойства рекультивированных солезагрязненных болот
Номер участка, год рекультивации, тип болота Номер точки Нефтепродукты, г/кг Хлориды, г/кг ОПП травяного яруса, % ОПП мохового яруса, %
2006 2009 2019 2006 2009 2019 2006 2009 2019 2006 2009 2019
№ 1, 2005, рям и ГМК № 1, мочажина 0,9* 0,8** 2,2* н.д.** 14,092* 4,989** 29,826*** н.д.* 84,490** 46,40* н.д.** 21,655* 47,215** 70,645*** 0 0 10 0 0 0
№2, гряда 1,4* д 9** 1,2* н.д.* н.д. 52,220* 55,975** 228,3* н.д. 20-30 20 10-15 0 15 3
№3, гряда Н.Д.* 237,6** 2,1* н.д.* н.д. 20,594* н.д.** 86,8* н.д. 1-2 3-5 30 0 0 40
№4, рям н.д. 2,3* н.д.* 3,196* 0,579** 3,462*** Н.д. 22,98* 4,686* 8,094** 10,792*** 15 30 30-40 0 1-2 80
№2, 2003, рям и ГМК № 1, рям 1,5* 1,3** Н.д. 17,229* 30,750** 3 199*** 5,582* н.д.** н.д. 8,875* 10,65** 10,792*** 75-80 25-30 15 0 15 90
№5, гряда н.д. Н.д н.д. Н.д. н.д. н.д. 87 20 25-30 0,1 15 20
№6, мочажина 1,3* 1,8** Н.д. 21,735* 4,746** 4,520*** Н.д. н.д. 18,105* 7,597** 20,235*** 0 0 5-10 0 0 15
Глубина взятия образцов: * — 0—20 см, ** — 20—50 см, *** — 50—100 см (здесь и табл. 2).
отмечается довольно редкий мезоэвтрофный папоротник Thelypteris palustris Schott, занесенный в Красную книгу ХМАО — Югры (3-я категория охраны) [6].
Развитие мохообразных в напочвенном покрове техногенно-засоленных верховых болот имеет свои особенности, связанные с крайне низкой га-лотолерантностью этой группы организмов, повлекшей, в свою очередь, их полную гибель после солевых разливов. Однако уже в 2009 г. было зафиксировано разрастание зеленых мхов наряду с поселением единичных экземпляров сфагновых мхов на микроповышениях и в периферических частях разливов. В 2019 г. мхи, расселяющиеся на повышенных элементах микрорельефа, покрыли в отдельных случаях до 90% их площади. Если в 2006 г. пятна мхов отмечены на 16,7% площадок, то в 2019 — на 83,3%. Доминирует Pohlia nutans, к которой примешиваются виды широкого экологического спектра, предпочитающие незадернованные субстраты (Bryum amblyodon Mull.Hal., Leptobry-um pyriforme, Ceratodon purpureus (Hedw.) Brid.), а на высоких кочках и типично болотные виды: Aulacomnium palustre (Hedw.) Schwagr., Polytrichum strictum и др. В свою очередь, на вершинах микроповышений отмечены единичные талломы лишайников Cladonia cenotea (Ach.) Schaer. и C. di-gitata (L.) Hofffm. Наконец, в микропонижениях разрастаются олиго-мезотрофные и эвтрофные мхи (Sphagnum riparium Angstr., S. squarrosum Crome, S.fimbriatum Wilson, Warnstorfia fluitans). Одной из интересных черт восстановительных процессов мохового/мохово-лишайникового яруса, происходящих на рекультивированных поверхностях зарастающих засоленных торфяников, является активное поселение печеночников, не испытывающих в этом случае сколько-нибудь значительной конкуренции со стороны мхов. В их числе нами был неоднократно обнаружен и Heterogemma laxa (Lindb.) Konstant. & Vilnet — вид, относящийся к охраняемым и включенный в Красную книгу ХМАО — Югры (3-я категория).
К 2019 г. в местах развития мохового покрова появились, кроме того, единичные олиготрофные кустарнички и Rubus chamaemorus L., а также начал формироваться разреженный несомкнутый ярус древесного подроста преимущественно из Betula pubescens Ehrh. с включением отдельных экземпляров Pinus sylvestris и Populus tremula L., разрастаются ивы. Таким образом, характер сукцессий свидетельствует о продолжающемся рассолении поверхностного горизонта по периферийным зонам техногенно засоленных торфяников и в целом об их успешном восстановлении.
Однако одной из основных проблем ремедиа-ции ранее сильно засоленных и рекультивированных болот остается многолетнее отсутствие рас-
тительности по относительно глубоким топким мочажинам-микропонижениям, особенно в сегментах болот, ограниченных механическими барьерами, препятствующими латеральной миграции солей. Нельзя исключить, что угнетение растений в данном случае усугубляется повышенным содержанием в почвах других токсичных компонентов (например, тяжелых металлов, сероводорода, хлор-органических соединений). В таких мочажинах, представляющих собой, по сути, ядра первоначального засоления, до сих пор растительность либо отсутствует полностью, либо сохраняется с очень низким проективным покрытием (до 5—10%), несмотря на заметное понижение содержания хлоридов (табл. 1, уч. № 1, т. 1). Единичные сосудистые растения с низкой жизненностью (Calamagrostis epigeios, Епоркогыт ащшй/оНыт, Е. russeolum Fr. и др.) приурочены преимущественно к переходным от ядер к периферии зонам загрязнения. Тем не менее здесь также поселяются редкие виды. Так, на одном из участков с высокой долей инва-зивных растений нами был встречен галофит Trig-1оект тагШтыт L. (4-я категория — вид с неопределенным статусом [6]), успешно заселяющий эти местообитания.
Таким образом, рассоление торфяников способствует развитию олиго-мезотрофных и мезоэв-трофных сообществ. Причем на переувлажненных участках с затрудненным промывным режимом этот процесс пока слабо отразился на видовом составе растительности. Облигатные галофиты, занявшие местообитания в фазе сильного засоления, сохраняют свое присутствие и при его понижении в течение, по крайней мере, нескольких лет, однако по мере рассоления их обилие снижается, ведущая роль в сообществе постепенно переходит к галотолерантным видам из локальной флоры с более широкими экологическими преференциями по отношению к трофности.
По нашему мнению, процесс восстановления на солезагрязненных участках рямов и грядово-мо-чажинных болот следует признать успешным. Какие-либо мероприятия, связанные с уничтожением уже сформированных вторичных растительных сообществ, вряд ли целесообразны, тем более, что рассмотренные выше участки служат местообитанием редких и охраняемых видов растений.
Нефтезагрязненные участки. Рекультивация верховых нефтезагрязненных болот, как известно, весьма затруднена отсутствием эффективных методов быстрой очистки (экстракции) сфагнового торфа от адсорбированной нефти, что предопределило во многих случаях изначально высокие остаточные концентрации углеводородов в верхних горизонтах торфяных почв по ее завершении. На пяти площадках в 2006 г. содержание углеводородов составляло от 200 до 300, а на двух — >300 г/кг (табл.2), что значительно превысило нормативные значения (60—100 г/кг). Независи-
мо от степени дренированности наиболее загрязненные местообитания отличались низким общим проективным покрытием и замедленным последующим восстановлением.
В то же время даже при сравнительно невысокой степени загрязнения мочажины грядово-моча-жинных и грядово-мочажинно-озерковых комплексов в течение долгого времени сохраняли крайне низкое проективное покрытие. При этом на грядах и отдельных рямах в этот период покрытие было существенно выше, что могло быть обусловлено как лучшей приживаемостью высеянных ме-зофитных злаков, большим количеством сохранившихся олиготрофных элементов, так и меньшей степенью загрязнения, чем в мочажинах, где скапливалась нефть. В целом довольно динамично зарастали слабо- и среднезагрязненные сегменты у дорог, у отдельных кустовых площадок, что, видимо, связано с изначально повышенной троф-ностью данных местообитаний и возможностью заноса диаспор потенциальных видов-зарастате-лей. Хорошие темпы зарастания наблюдались на умеренно увлажненных местообитаниях.
Наряду с отмеченными случаями неудовлетворительная ситуация с зарастанием растительностью складывалась на части сильнозагрязненных хорошо дренированных ландшафтов — грив ГМК и рямов, в результате фрезерования лишенных нормального влагообмена с грунтовыми водами, вследствие которого измельченный торф поверхностного горизонта оказался в переосушенном состоянии.
К 2019 г. растительный покров на большинстве рекультивированных нефтезагрязненных участков в той или иной степени восстановился. Практически все точки с полным отсутствием растительности или с низкими показателями ОПП, характеризующиеся средним или высоким уровнями увлажнения, заросли, причем ОПП на них составило от 20—25 до 50—60% и более (табл.2). Важно подчеркнуть, что восстановительные сукцессии наблюдались, несмотря на отмеченное нами явление резкого возрастания содержания углеводородов (табл. 2.), поступающих из нижележащих горизонтов. По сведениям В.Н. Тюрина [13], подобный феномен характерен для рекультивированных болот региона с изначально высокой степенью за-мазученности. В свою очередь, повышенные концентрации углеводородов в горизонтах ниже 25 см могут возникнуть из-за их проникновения в глубь торфяной залежи в процессе фрезерования [5].
Из обследованных участков медленнее всего идет восстановление на дренированных рямах (уч. № 11), имеющих среднюю и высокую степень загрязнения нефтепродуктами, и близких к ним по режиму увлажнения высоких гривах грядово-мочажинных комплексов (уч. № 3). При этом зарастание протекает видами местной флоры только по границе с незагрязненным болотом. По-
пытки лесомелиорации этих сегментов претерпели неудачу.
Спектр несеянных видов-зарастателей рекультивированных нефтезагрязненных болот на первом этапе восстановления был довольно узок. К их числу относится единственный представитель флоры олиготрофных болот Eriophorum russeolum, в то время как остальные (Eriophorum angustifolium, E. scheuchzeri Hoppe и Carex rostrata Stokes) представляют собой растения из мезотрофных и эв-трофных местообитаний. Несколько меньшую роль играли Carex acuta L., Rumex aquaticus L., Typha latifolia L., виды рода Juncus, Сalamagrostis langs-dorffii (Link) Trin., Rorippapalustris (L.) Besser, Carex paupercula Michx. и др. На рекультивированных участках нередко встречались Bidens radiatа и кочки Eriophorum vaginatum L., посаженные в ходе рекультивации. На части дренированных участков спустя два—три года после биологического этапа рекультивации сохранялись небольшие куртины мезофитных сеяных злаков и единичные экземпляры других видов, привнесенных с посевным материалом. Вместе с ними обычно отмечался немногочисленный подрост березы, осины, ив.
Увеличение концентрации нефтепродуктов в верхней части профиля торфяной почвы, приведшее к формированию битумной корки, послужило импульсом к снижению видового разнообразия — к выпадению из травостоя большинства ранее высеянных и привнесенных рудеральных трав, в особенности мезофитных, а также единичных сохранившихся вересковых кустарничков. В частности, если в 2006 г. Bidens radiata встречалась на 13,8% участков, то в 2019 г. этот вид не был отмечен. Также не был выявлен высокоинвазивный вид Teph-roseris palustris, неоднократно отмечавшийся в первые годы после рекультивации на сегментах со смешаным нефтесолевым загрязнением. Наличие плотной нефтяной корки препятствовало размножению однолетников, которые были вытеснены многолетними травами, имеющими мощные корневища и аэренхиму. В первую очередь развитие в этих условиях получили травостои из Eriophorum angustifolium. Если вначале частота встречаемости этой пушицы в сообществах составляла 34,5%, то к 2019 г. она достигла 88,0%, превратив вид в абсолютный доминант на большинстве ранее сильно загрязненных болот. Также заметно возросла частота встречаемости в сообществах Eriophorum russeolum: с 44,6 до 80,0%. Определенную, хотя и в меньшей мере, способность к вегетации на болотах с битумной коркой проявили Rumex aquaticus, Alisma plantago-aquatica, Сalamagrostis langs-dorffii, Carex canescens L., C. paupercula, Epilobium palustre L.
В процессе восстановления рекультивированных нефтезагрязненных болот следует специаль-
Таблица 2
Свойства рекультивированных нефтезагрязненных болот
Номер участка, год рекультивации, тип болота Номер точки, элемент ландшафта Нефтепродукты, г/кг Хлориды, г/кг ОПП травяного яруса, % ОПП мохового яруса, %
2006 2019 2006 2019 2006 2019 2006 2019
№3, 2004, ГМК № 1, мочажина 50,8* 47,5** 24,097* 39,583** 22,188*** 0,754* 0,679** 0,71* 0,852** 10-12 7-10 0,8 100
№2, срытая гряда 41,2* 16,5** 18,232* 26,440** 65,138*** 0,604* н.д.** 0,781* 0,994** 1,278*** 0,1 10-12 0 10-12
№4, 2004-2005, рям № 1, приозерный рям 267,9* 36,2** 70,321* 12,890** 22,352*** Н.Д.* 0,453** 0,639* 0,923** 1,065*** 1 45 0 30
№2 рям обводенный 106,6* у] 4** 254,716* 77 917** 188,272*** 3,470* 5,884** 2,06* 3,55** 4,33*** 0 30 0 < 1
№5, 2005, гмок № 1, грива 334,0* 4,3** 99,599* 240,542** 116,340*** н.д. 0,528** 4,402* 2,272** 2,272*** 8-10 30 0 25
№ 1, мочажина 206,4* 5,9** 505,628* 194,295** 171,297*** 0,905* 0,604** 4,118* 6,816** 7,384*** 3-5 10-15 0 95-98
№6, 2005, ГМК № 1, мочажина 11,0* 4,5** 100,849* 21,371** 28,941*** 1,811* н.д.** 0,923* 0,781** 0,781*** 1-2 35 0 12-15
№7, 2004-2005, ГМОК, рям № 1, мочажина 42,3* 47,8** 100,512* 30,381** 37,136*** 0,075* н.д.** 1,065* 0,781** \ 704*** 10-15 30-40 0 5
№8, 2004, 2005, рям, ГМОК № 1, рям 151,1* 199,0** 316,235* 93,902** 22,366*** 0,377* 1,735** 0,852* 0,639** 0,781*** 0 30-35 0 15
№ 1, ГМОК 89,3* 108,6** 359,689* 164,752** 396,581*** 0,302* н.д.** 0,71* 0,639** 0 497*** 40 80 0 0
Окончание табл. 2
Номер участка, год рекультивации, тип болота Номер точки, элемент ландшафта Нефтепродукты, г/кг Хлориды, г/кг ОПП травяного яруса, % ОПП мохового яруса, %
2006 2019 2006 2019 2006 2019 2006 2019
№9, 2004, вторичное осоково-пушицевое болото на месте ряма № 1, гряда 233,0* 58,1** 85 456,696* 55,741** 2,484*** н.д.* н.д.* 1,065* 1,846** 0,099*** 50-60 0 2-3
№ 10, 2004, рям, осоково-пушицевая ложбина № 1, рям 13,0* 4 р* н.д.* н.д.** н.д.* 1,509** н.д.* н.д.** 2-3 30-50 0 10-12
№2, осоково-пушицевая ложбина 228,0* н.д.** 460,384* 118,523** 24,279*** н.д.* н.д.** 0,994* 3,479** 10-15 25 10-12 98
№ И, 2004, рям с вкраплениями ГМК № 1, рям 138,4* 13,0** 493,592* 217,982** 255,313*** 12,824* н.д.** 0,994* 2,059** 3,195*** 0,1 20-25 0 20-25
№ 12, 2003, эвтрофицированный рям № 1, рям 1,6* 402,0** 305,714* 50,140** 7,339*** 1,132* н.д.** 3,408* 6,532** д 994*** 0 50-60 0 0,5
№ 13, 2004, ГМК № 1, мочажина 148,0* 200,0** 123,404* 297,403** 363,396*** 2,957* н.д.** 0,71* 1,704** 3,905*** 7-8 30-35 0 0
но отметить роль мхов. В первые годы после рекультивации моховой ярус был представлен в виде отдельных редких пятен, причем на 61,1% площадок они отсутствовали полностью. К 2019 г. мхи появились на 88,9% площадок. В настоящее время на поверхностях с высоким уровнем обводнения зарастание мхами идет по типу сплавин (как бы «наплыванием»). Наибольшее распространение в этом отношении получил олиго-мезо-трофный гигро-гидрофит Sphagnum riparium. Если в 2006 г. он не был отмечен, то в 2019 наблюдался на 66,7% исследованных участков. Лишь немного ему уступала Warnstorfia fluitans (частота встречаемости 61,1%). Кроме них в формировании мохового покрова на современном этапе участвуют Sphagnum squarrosum, Pohlia nutans, Calliergon cordifolium (Hedw.) Kindb. и др.
Таким образом, к 2019 г. в большинстве ареалов рекультивированных нефтезагрязненных почв верховых болот сформировались осоково-пуши-цевые и осоково-пушицево-моховые сообщества. На подавляющем большинстве обследованных ключевых участков отсутствуют виды нативных олиготрофных сообществ за исключением упоминавшейся выше Eriophorum russeolum, а также Oxycoccus palustris Pers. и Eriophorum vaginatum. Важно отметить, что активно применявшаяся технология подсадки Eriophorum vaginatum доказала свою эффективность при соблюдении всех технологических приемов. Однако по распространенности этот вид значительно уступает корневищным пушицам (если в 2006 г. он был отмечен на 17,2%, то в 2019 — на 24,0% площадок), что, возможно, объясняется как его более олиготрофными экологическими преференциями, так и препятствиями к размножению на образовавшейся битумной корке.
Важно подчеркнуть, что из двух участков со смешанным нефтесолевым загрязнением (см. табл. 2, уч. № 11 и № 13) только на одном (уч. № 13) преобладают виды, свойственные болотам с небольшой степенью засоления торфяных почв. В частности, здесь доминирует Eriophorum angustifolium с некоторым участием Calamagrostis langsdorffii, Carex rostrata, Epilobium palustre, Phragmites aust-
ralis, Rumex aquaticus, Schoenoplectus lacustris (L.) Palla, на периферии участка отмечено разрастание Thelypteris palustris. Моховой ярус за этот период не восстановился. С другой стороны, участок № 11, расположенный в центре крупного болотного массива на расстоянии нескольких сотен метров от внутрипромысловых дорог, из-за отсутствия заноса диаспор гемигалофитов лишен представителей солелюбивой флоры.
Выводы
• На ранее солезагрязненных участках верховых болот в ходе восстановления растительности на фоне рассоления происходит определенная оли-готрофизация сообществ за счет поселения олиго-мезотрофных видов, хотя основное покрытие создается мезоэвтрофными компонентами флоры. На возникших здесь новых природно-техногенных местообитаниях обнаружен ряд редких и охраняемых видов растений.
• Восстановительные сукцессии на рекультивированных нефтезагрязненных участках болот протекают в основном успешно, несмотря на масштабное в ряде случаев поступление углеводородов из нижележащих торфяных горизонтов. При этом непрерывность процесса восстановления связана с поселением трав, обладающих мощными корневыми системами, и мхов, «наплывающих» на поверхность болотной почвы.
• Неудачное восстановление, часто с полным отсутствием покрытия, наблюдается в мочажинах с затрудненным стоком в случае солезагрязненных болот и на наиболее дренированных сегментах — в случае нефтезагрязненных.
• На большинстве обследованных болот спустя 14—16 лет после рекультивации резко усиливается роль мохообразных в формировании напочвенного покрова и ремедиации этих экосистем в целом.
КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Аветов Н.А. Геоботаническая индикация троф-ности и увлажненности почв рекультивированных нефтезагрязненных верховых болот Среднего Приобья // Почвоведение. 2009.
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. Аветов Н.А., Шишконакова Е.А. Нефтяное загрязнение болот Западной Сибири // Природа. 2010.№ 11.
4. Васильев С.В. Воздействие нефтегазодобывающей промышленности на лесные и болотные экосистемы. Новосибирск, 1998.
5. Вершинин Ю.А., Зубайдуллин А.А. Оценка экологических рисков при загрязнении болот и их рекультивации // Вестн. Нижневарт. гос. ун-та. 2009. № 1.
6. Красная книга ХМАО — Югры. Екатеринбург, 2013.
7. Кукуричкин В.Н., Тюрин Г.М. Некоторые особенности зарастания участков солевых загрязнений на
болотах Сургутской низины // Западносибирские торфяники и цикл углерода: прошлое и настоящее. Мат-лы 3-го Междунар. полев. симпоз. Новосибирск, 2011.
8. Кураков А.В., Ильинский В.В., Котелевцев С.В., Садчиков А.П. Биоиндикация и реабилитация экосистем при нефтяных загрязнениях. М., 2006.
9. Лапшина Е.Д., Блойтен В. Типы нарушений и естественное восстановление растительности олиго-трофных болот на нефтяных месторождениях Томской области // Krylovia. Сиб. бот. журн. 1999. № 1.
10. Маковский В.И. Влияние нефтезагрязнений на состояние болотных экосистем в Сургутском Приобье // Экология нефтегазового комплекса. Тез. докл. М., 1988.
11. Середина В.П., Андреева Т.А., Алексеева Т.П. и др. Нефтезагрязненные почвы: свойства и рекультивация. Томск, 2006.
12. Соромотин А.В. Воздействие добычи нефти на таежные экосистемы Западной Сибири. Тюмень, 2010.
13. Тюрин В.Н. Антропогенная динамика болотных экосистем при нефтяном и солевом загрязнении // IX Галкинские чтения. Мат-лы конф. СПб., 2018.
14. Чижов Б.Е. Лес и нефть Ханты-Мансийского автономного округа. Тюмень, 1998.
15. Чижов Б.Е., Долингер В.А., Захаров А.И. Особенности нефтяного загрязнения территории Ханты-Мансийского автономного округа // Вестн. экол., ле-совед. и ландшафтовед. 2008. № 8.
16. Шепелева Л.Ф., Тарусина Е.А., Шепелев А.И., Фролов В.Н. Восстановление растительного покрова нефтезагрязненных земель Среднего Приобья после рекультивации // Вестн. Томск. гос. ун-та. 2007. № 301.
17. Экология Ханты-Мансийского автономного округа. Тюмень, 1997.
18. Introduction to phytoremediation. Washington, 2000.
19. Johnstone J.F., Kokelj S.V. Environmental conditions and vegetation recovery at abandoned drilling mud sumps in the Mackenzie delta region, Northwest Territories, Canada // Arctic. 2008. Vol. 61, N 2.
20. Khaitan S, Kalainesan S, Erickson L.E. et al. Remediation of site contaminated by oil refinery operations // Environ. progress. 2006. Vol. 25. N 1.
21. Pouline M, Fontaine N, Rochefort L. Restoration of pool margin communities in cutover peatlands // Aquatic Bot. 2011. Vol.94.
22. Sottocornola M, Boudreau S, Rochefort L. Peat bog restoration: effect of phosphorous on plant re-establishment // Ecol. Engineer. 2007. Vol. 31.
23. Trinder C.J., Artz R.R.E., Johnson D. Contribution of plant photosynthate to soil respiration and dissolved organic carbon in the naturally recolonizing cutover peatland// Soil Biol. Biochem. 2008. Vol. 40.
24. Whisenant S.G. Repairing damaged wildlands: a process-oriented landscape-scale approach. Cambridge, 1999.
Поступила в редакцию 11.02.2020 После доработки 18.02.2020 Принята к публикации 13.03.2020
RESTORATION OF THE RAISED BOGS
OF THE KHANTY-MANSIYSK OB REGION AFTER RECLAMATION
OF OIL-SALT-POLLUTED PEAT SOILS IN 2003-2005
E.A. Shishkonakova, S.Ya. Trofimov, N.A. Avetov, A.V. Arzamazova,
R.R. Kinzhaev, D.V. Brikovskiy
The process of natural remediation of oil-polluted and salt-polluted raised bogs of KhMAO — Yugra reclaimed 14—16 years ago is analyzed. In general, the revegetation is proceeding successfully, although mesophytic grasses sown during reclamation have almost completely fallen out of the grass stand. In salt-contaminated areas, there is a gradual desalination of peat soil, accompanied by a succession of halophytic (hemigalophytic) plant communities dominated by Calamagrostis epigeios, Eriophorum angustifolium and Phragmites australis with the participation of sphagnum and brown mosses, as well as liverworts. A characteristic feature of these habitats is the settlement of a number of rare protected species (Heterogemma laxa, Thelypteris palustris, Triglochin maritimum). In oil-polluted bogs, during the re-vegetation, hydrocarbons often flow from the underlying peat soil horizons to form the surface crust. At the same time, grass stands from Eriophorum angustifolium and some other species with powerful root systems are replacing grass-sedge-cotton grass communities. Sphagnum riparium and Warnstorfia fluitans play also a certain role in the overgrowth of crusted surfaces. Unsuccessful recovery is typical for hollows with difficult runoff in the case of salt-contaminated bogs and the most dry locations in the case of oil — contaminated ones.
Key words: oil- and salt-contaminated soils, raised bogs, reclamation, re-vegetation.
Сведения об авторах
Шишконакова Екатерина Анатольевна, канд. геогр. наук, ст. науч. сотр. отдела генезиса, географии, классификации и цифровой картографии Почвенного институ-
та им. В.В.Докучаева. E-mail: shishkonakova_ea@esoil.ru. Трофимов Сергей Яковлевич, докт. биол. наук, профессор каф. химии почв ф-та почвоведения МГУ им. М.В.Ломоносова. E-mail: strofimov@inbox.ru. Аветов Николай Андреевич, канд. биол. наук, вед. науч. сотр. каф. географии почв ф-та почвоведения МГУ им. М.В.Ломоносова. E-mail: awetowna@mail.ru. Арзамазова Анна Вадимовна, канд. биол. наук, доцент каф. агрохимии и биохимии растений ф-та почвоведения МГУ им.М.В.Ломоносова. E-mail: anna_arz@mail.ru. Кинжаев Руслан Рафаилович, канд. биол. наук, ст. науч. сотр. каф. агрохимии и биохимии растений ф-та почвоведения МГУ им. М.В.Ломоносова. E-mail: kinzh@mail.ru. Брыковский Денис Викторович, ведущий специалист АНО «Экотерра». E-mail: bryckovskij@yandex.ru.
