САМОВОССТАНОВЛЕНИЕ  ПОЧВ  НА  ТЕХНОГЕННЫХ  ОТВАЛАХ

Верхотурова  Лидия  Николаевна

студент  4  курса,  кафедра  экологии,  почвоведения  и  агрохимии,  ФАЭ,  г.  Благовещенск

E-mail:  TNChe@yandex.ru

Черноситова  Татьяна  Николаевна

научный  руководитель,  канд.  с.-х.  наук,  доцент  кафедры  экологии,  почвоведения  и  агрохимии  ФАЭ,  г.  Благовещенск

В  настоящее  время  нарушения  почвенного  покрова  встречаются  повсеместно,  затрагивая  различные  регионы,  природные  зоны,  экосистемы  [4].  В  литературе  приводится  немало  данных  по  темпам  естественного  почвообразования  в  разных  районах.  На  создание  почвенного  слоя  мощностью  18  см  необходимо  1500—1700  лет,  так  как  процесс  почвообразования  протекает  в  разных  регионах  планеты  со  скоростью  0,5—2,0  см  за  100  лет  [2,  4].

Добычные  работы  сопровождаются  сведением  лесной  растительности,  изменением  литогенной  основы  и  пространственной  структуры  ландшафтов,  почвенно-грунтовых  условий,  гидрологического,  гидрохимического,  гидробиологического  и  климатического  режимов  на  техногенных  территориях  [7,  8].

Вскрышные  породы,  попав  на  дневную  поверхность,  подвергаются  процессам  выветривания,  осваиваются  организмами,  при  совместном  воздействии  которых  постепенно  меняются  агроэкологическое  свойства  верхнего  слоя  отвалов.  Почвообразовательный  процесс  на  отвалах,  обусловленный  взаимодействием  естественных  факторов,  в  той  или  иной  мере  преобразуется  посредством  техногенеза  [1,  4,  8].

Экологические  функции,  развивающиеся  в  результате  почвообразования  в  техногенных  ландшафтах,  восстанавливаются  очень  медленно.  В  ходе  сукцессий  высшей  растительности  последовательное  увеличение  стабильности,  замкнутости  и  устойчивости  фитоценозов  идет  параллельно  с  усилением  специализации  видов  и  с  размещением  их  по  вертикали  (ярусность)  и  горизонтали  (гетерогенность  в  сообществе)  [3].

Дальний  Восток  —  старейший  горнорудный  регион  России.  Интенсивное  освоение  месторождений  золота,  особенного  россыпного,  приводит  здесь  к  резкому  увеличению  площадей  открытых  разработок,  которые  для  эколого-геологической  оценки  одного  из  районов  золотодобычи  весьма  актуально  изучение  состояния  компонентов  природной  среды  с  применением  современных  аналитических  методов,  достигающих  высокой  степени  чувствительности  для  большинства  химических  элементов  [10].

В  настоящее  время  удельный  вес  наиболее  землеемкого  способа  открытых  горных  разработок  полезных  ископаемых  постоянно  увеличивается.  На  юге  Дальнего  Востока  таким  способом  их  добывается  более  80  %,  что  ведет  к  сокращению  сельскохозяйственных  угодий. 

О  масштабах  негативного  воздействия  горных  предприятий  Дальнего  Востока  на  земельные  ресурсы  свидетельствуют  данные,  приведенные  в  таблице  3.  При  добыче  полезных  ископаемых  в  Амурской  области  нарушено  около  660  гектаров  земель. 

Таблица  3. 

Площадь  нарушенных,  отработанных  и  рекультивированных  земель  по  Дальневосточному  федеральному  округу  в  2012  году  (гектаров)  (Охрана  окружающей  среды  в  Амурской  области,  2012  г.)

Основной  задачей,  стоящей  перед  человечеством,  для  восстановления  нарушенных  почвенных  ресурсов  является  создание  почвенного  горизонта.  В  современных  условиях  организация  нового  горного  предприятия  обязательно  должна  включать  работы  по  воссозданию  или  восстановлению  почвенного  покрова.

В  Амурской  области  тоже  необходимо  осуществлять  эти  работы,  но  уже  в  течение  длительного  времени  они  не  проводятся.  Поэтому  целью  данной  работы  является  изучение  агрохимических  характеристик  в  техноземах,  формирующихся  на  отвалах  вскрышных  пород  перемытых  дражным  способом  при  самовосстановлении  почвенного  покрова  через  10  лет  после  прекращения  по  сравнению  с  контрольными  почвами.

Объекты  и  методы  исследований

Для  изучения  процессов  самозарастания  техногенных  отвалов  и  хода  возобновления  почвенного  покровов  были  заложены  площадки  на  фоновых  и  техногенных  ландшафтах.  Территории,  нарушенные  разработками  месторождений  россыпного  золота,  представлены  холмисто-увалистыми  отвалами  вскрышных  пород.

В  структуре  почвенного  покрова  преобладают  буротаежные  почвы  распространенные  в  дальневосточной  таежно-лесной  зоне.  Буротаежные  почвы  развиваются  в  условиях  хорошего  дренажа  на  каменисто-суглинистом  элювии  плотных  пород  и  древнеаллювиальных  отложениях  под  светлохвойными  травяно-кустарниковыми  лиственничными  лесами  [6;  9].

Площадки  фоновых  ландшафтов  расположены  в  Сковородинском  районе  в  9  км  в  юго-восточном  направлении  от  п.  Уруша.  В  500  м  от  фоновых  площадок  на  техногенном  ландшафте  с  карьерно-отвальным  рельефом  заложены  пробные  площадки  на  разных  уровнях  террасированного  склона  (рис.  1).  Месторасположение  разрезов  определялось  с  учетом  особенности  рельефа  и  растительного  покрова.

Исследовались  отвалы  десятилетней  давности.  Выбрано  6  пробных  участков  и  2  контрольных  с  исходным,  условно  ненарушенным  почвенным  покровом.

Рисунок  1.  Техногенные  отвалы  в  процессе  самозаростания  (фото  Верхотурова  Л.Н.,  2013  г.)

Растительность  естественного  фитоценоза  представляет  собой  светлохвойную  тайгу,  сформированный  древесно-кустарниковой  растительностью.  Возобновляющийся  фитоценоз  формируется  в  результате  самозарастания  в  течение  10  лет.  Стадия  сукцессионного  развития  формируется  за  счет  видов  —  доминантов  окружающих  техногенный  ландшафт  (рис.  2). 

Рисунок  2.  Фитоценозы:  а)  естественный;  б)  возобновляющийся  (фото  Верхотуровой  Л.Н.,  2013  г.)

Разрезы  фоновых  площадок  были  заложены:  разрез  7  —  в  верхней  части  сопки  высотой  4—6  м  на  элювиальной  фации,  разрез  8  —  в  нижней  части  той  же  сопки  на  супераквальной  фации. 

Разрезы  пробных  площадок  были  заложены:  разрез  1  и  3  в  верхней  части  сопки,  на  элювиальной  фации;  разрез  2  и  6  в  средней  части  сопки  на  трансаккумулятивной  фации;  разрез  4  и  5  в  нижней  части  той  же  сопки  на  супераквальной  фации.

Морфологическое  описание  почвенного  профиля  буро-таежной  типичной  почвы  (разрез  7  заложен  в  верхней  части  на  склоне  восточной  экспозиции,  №  53°59'23,6'';  Е  122°49'25,4'').

Таблица  1.

Техногенные  поверхностные  образования,  сформированные  на  отвалах  золотодобывающего  разреза  не  являются  почвами  в  классическом  понимании,  поскольку  в  них  не  сформировались  генетические  горизонты.  Для  изучения  техноземов  были  также  заложены  разрезы  и  описаны  их  морфологические  признаки.

Морфологическое  описание  почвенного  профиля  новообразованной  почвы  (разрез  3  заложен  в  верхней  части  на  склоне  восточной  экспозиции,  №  53°59'18,3'';  Е  122°49'06,3'').

Таблица  2.

В  отобранных  образцах  почв  определили  обменную  кислотность  потенциометрически  (ГОСТ  26484-85);  содержание  гумуса  методом  В.И.Тюрина  в  модификации  Никитина  (Орлов,  1981);  содержание  нитратного  азота  (ГОСТ  26488-85),  содержание  аммонийного  азота  в  модификации  ЦИНАО  (ГОСТ  26489-85);  подвижного  фосфора  методом  А.Т.  Кирсанова  в  модификации  ЦИНАО  (ГОСТ  26207-84);  обменного  калия  методом  А.Т.  Кирсанова  в  модификации  ЦИНАО  (ГОСТ  26207-84). 

Результаты  исследований

Анализ  морфологических  описаний  почвенных  разрезов  показал,  что  дифференциация  профилей  почв,  формирующихся  на  относительно  молодых  (10-летних  отвалах),  весьма  слабо  прослеживается,  по  сравнению  с  типичными  почвами.  Профили  исследованных  почв  техногенных  ландшафтов  имеют  упрощенное  строение,  функционально  схожими  с  соответствующими  горизонтами  зональных  почв  (рис.  4). 

Общая  схема  строения  профиля  исследованных  почв  имеет  следующий  вид:  А1(А1В)-B1-В2-В3-ВС-С.  Однако  даже  в  самых  молодых  почвах  можно  выделить  эмбриональные  горизонты. 

Рисунок  4.

Ведущим  почвообразовательным  процессам  в  молодых  почвах  является  аккумуляция  гумуса  [3,  7].  Гумусовый  горизонт  в  этих  почвах  маломощный  и  слаборазвитый,  резко  переходит  в  иллювиальный  горизонт. 

Анализ  физико-химических  свойств  новообразованных  почв  техногенных  ландшафтов,  показывает  интенсивное  развитие  их  функциональных  характеристик.  Содержание  органического  вещества  (гумуса)  в  гумусовых  горизонтах  молодых  почв  в  нижней  части  отвала  достигает  среднего  значения  4,55—5,15  %  и  убывает  вниз  по  профилю,  что  сопоставимо  с  контролем  (табл.  3).  В  нижней  части  техногенных  отвалов  наблюдается  формирование  молодого  гумусового  горизонта.  Он  маломощный  и  слаборазвитый,  постепенно  переходящий  в  почвообразующую  породу. 

По  литературным  данным  [5,  11]  накопления  гумуса  молодых  почв  происходит  по  направлениям  близким  по  свойствам  к  зональным  почвам. 

Таблица  3. 

Физико-химический  и  химический  состав  новообразованных  почв  техногенных  отвалов

Профильное  распределение  гумуса  в  техноземах  неравномерное  и  с  течением  времени  происходит  постепенное  увеличение  содержания  гумуса  в  верхних  слоях,  близкому  к  зональному  типу  почв.  В  целом  гумусированность  молодых  почв  очень  низкая  (0,13—1,69  %)  и  имеет  незрелый  характер. 

В  буро-таежных  типичных  почвах  исследуемого  региона  отмечено  очень  высокое  содержание  подвижных  форм  фосфора  в  верхних  гумусово-аккумулятивных  горизонтах  —  164—276  мг/кг.  Это  обусловлено,  очевидно,  повышенным  содержанием  первичных  и  вторичных  минералов  фосфора  в  почвообразующей  породе.  В  отличии  от  фосфора,  повышенное  содержание  обменного  калия  приурочено  только  к  гумусово-аккумулятивным  горизонтам  и  составляет  264  мг/кг.  В  иллювиальной  части  профиля  и  почвообразующей  породе  оно  резко  падает  до  30—66  мг/кг  почвы.

В  новообразованных  почвах  техногенных  ландшафтов  также  наблюдается  среднее  и  высокое  содержание  подвижного  фосфора  и  обменного  калия,  близкое  по  свойствам  к  зональным  почвам.

Выводы

1.  Молодые  почвы  отличаются  от  типичных  буротаежных  почв  большой  слоистостью  почвообразующей  породы  имеют  упрощенное  строение,  функционально  схожими  с  соответствующими  горизонтами  зональных  почв.

2.  Техноземы,  к  десяти  годам,  в  нижней  части  техногенных  ландшафтов  формируется  собственный  гумусовый  горизонт  мощностью  1  см,  в  котором  интенсивность  биологических  процессов  сопоставима  с  аналогичными  показателями  для  зональных  почв.  Полученные  результаты,  подтверждающие  наличие  значительного  количества  гумуса  на  10-летних  отвалах,  не  позволяют  однозначно  определить  процесс  почвообразования  на  отвалах.

3.  Сравнительный  анализ  агрохимических  свойств  техноземов  показал,  что  в  гумусовом  горизонте  наблюдается  слабокислая  и  нейтральная  реакция  среды;  содержание  подвижных  форм  фосфора  высокое;  наблюдается  биогенная  аккумуляция  обменного  калия,  характерное  для  зонального  почвообразовательного  процесса.  За  10  лет  формирования  почв  после  прекращения  антропогенного  воздействия  темпы  естественного  почвообразования  на  отвалах  очень  низки  и  существенного  влияния  на  плодородие  не  оказывают.

Список  литературы:

1.Бурыкин  А.М.  Темпы  почвообразования  в  техногенных  ландшафтах  в  связи  с  их  рекультивацией  //  Почвоведение.  —  1985  —  №  2.  —  С.  81—93.

2. Гогатишвили  А.Д.  Особенности  методики  рекультивации  земель  в  горных  условиях  //  Программа  и  методика  изучения  техногенных  биоценозов.  М.:  Наука,  1978.  —  С.  148—158.

3.Голеусов  П.В.  Лисецкий  Ф.Н.  Воспроизводство  почв  в  антропогенно  нарушенных  ландшафтах  лесостепи.  М.:  ГЕОС,  2009.  —  210  с.

4.Гродницкая  И.Д.,  Трефилова  О.В.,  Шишкин  А.С.  Агрохимические  и  микробиологические  свойства  техногенных  почв  отвалов  (канско-рыбинская  плотина)  //  Почвоведение  —  2010.  —  №  7,  —  С.  867—878.

5.Гумусообразование  в  техногенных  экосистемах  /  С.С.  Трофимов,  Н.Н.  Наплекова,  Е.Г.  Кандрашин  Е.Р.  Новосибирск:  Изд-во  «Наука»,  1986.  —  163  с.

6.Добровольский  Г.В.,  Почвы.  Энциклопедия  природы  России.  М.:  «Изд-во  АВF»,  1998.  —  368  с.

7.Космаков  В.И.  Рекультивация  земель,  нарушенных  разработками  месторождений  россыпного  золота  в  Красноярском  крае,  как  фактор  техногенного  преобразования  ландшафтов  //  Сибирский  государственный  технологический  университет,  2005  —  С.  175—183.

8.Крупская  Л.Т.  Охрана  и  рациональное  использование  на  горных  предприятиях  Приамурья  и  приморья:  учеб.  пособие.  Мн.:  Хабаровск,1992  —  324  с.

9.Прокопчук  В.Ф.  Классификация  и  диагностика  почв  Дальневосточной  таежно-лесной  и  Восточной  буроземно-лесной  областей:  учебное  пособие.  Мн.  ДальГАУ,  2003.  —  58  с.

10.Сорокина  О.А.  Влияние  золотодобычи  на  состояние  растительности  долины  реки  Джалинда  (Дальний  Восток)  //  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  library@ascnt/ru

11.Черноситова  Т.Н.  Возобновление  почвенного  покрова  на  песчаных  отвалах  после  открытой  добычи  золота  в  бассейне  реки  Улунга  //  Молодежь  XXI  века:  шаг  в  будущее.  Благовещенск,  2003.  —  С.  45—47.