Диссертация (1154500)
Текст из файла
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТНа правах рукописиДмитраковаЯнина АлександровнаСУБСТРАТНО-ФИТОЦЕНОТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИУЧАСТКОВ САМОЗАРАСТАНИЯ И РЕКУЛЬТИВАЦИИ КАРЬЕРНООТВАЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВСпециальность03.02.08 экологияДиссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наукНаучный руководитель – доктор биологических наук, профессорАбакумов Евгений ВасильевичСанкт-Петербург2018ОглавлениеВведение………………………………………………………………………………………….3Глава1.Экологическиепоследствиягорнодобывающейдеятельности(обзорлитературы)………………………………………………………………………………………7Глава 2. Природные условия районов и характеристики объектов исследования………....512.1. Природные условия Ленинградской и Новгородской областей………………..512.2. Природные условия Тульской области…………………………………………...552.
3. Объекты исследования…………………………………………………………....57Глава 3. Методы сбора и обработки материала………………………………………………663.1. Методика сбора материала………………………………………………………...663.2. Методика обработки материала…………………………………………………...69Глава 4. Общая характеристика видового состава растительности на карьерах сразличными грунтами……………………………………………………………………….....73Глава 5. Оценка разнообразия растений на карьерах с различными субстратами…………91Глава 6. Почвообразование на карьерах с различными субстратами……………………….986.1. Почвообразование на карбонатных породах……………………………………..996.2.
Почвообразование на песчаных субстратах…………………………………….1156.3. Почвообразование на сульфатно-кислых грунтах………………………………1216.4. Почвообразование на отвалах Кингисеппского месторождения фосфоритов..1256.5. Гидрофизические характеристики карьерно-отвальных комплексов ..……….1316.6. Агрохимические характеристики формирующихся почв и субстратов карьерноотвальных комплексов………………………………………………………………………..136Глава 7. Содержание микробной биомассы и активность микробных сообществ в условияхпосттехногенных экосистем………………………………………………………………….1447.1. Количественный анализ микробного компонента……………………………….1447.2.
Качественный анализ микробного компонента…………………………………..149Глава 8. Оценка эмиссии углекислого газа и стабилизации органического вещества впочвах посттехногенных экосистем………………………………………………………....153Глава 9. Применение метода вертикального электрического зондирования для изучениявертикальной неоднородности почв…………………………………………………...…….157Выводы………………………………………………………………………………………...163Список литературы……………………………………………………………………………1662ВВЕДЕНИЕНарушение почвенно-растительного покрова является серьезной проблемойсовременности. С каждым годом увеличиваются площади нарушенных земель, так поданным государственного учета, на 1 января 2014 г.
на долю техногенных мест обитания вСеверо-Западном федеральном округе приходится 121 тыс. га, в Центральномфедеральном округе – 171,9 тыс. га, в целом на территории Российской Федерациинарушено более 1200 тыс. га. Согласно приблизительным оценкам, основной причинойобразования техногенных территорий является добыча полезных ископаемых – почти 900тыс. га (Нешатаев и др., 2012). Наиболее опасным является открытый способ разработки,но при этом, экономически, самый дешевый и поэтому самый распространенный способдобычи.
Добыча полезных ископаемых имеет ряд негативных последствий: изменениерельефа территории, гидрологического режима, также они влияют на круговорот веществ(Стифеев, Муха, 1996). На дневной поверхности могут оказываться токсичные грунты,загрязняющие окружающие экосистемы (Стифеев, Муха, 1996).
Считается, что крупныетехногенные ландшафты приводят к изменению климата на локальном уровне, т.е.способны менять местный климат (Михайлова, 1996). Карьеры строительных материаловмогут являться дополнительным источником большого количества выбросов углекислогогаза в атмосферу. Неоднозначен вопрос о влиянии горнодобывающей деятельности набиоразнообразие, так как одной из причин глобального вымирания является уничтожениемест обитаний.Учитывая постоянно увеличивающиеся темпы нарушения территорий и широкийспектрнегативныхпоследствийдобычи,становитсяочевиднойнеобходимостьрекультивации земель.
Согласно Федеральному закону от 10.01.2002 г. № 7-ФЗ «Обохране окружающей среды», все нарушенные земли подлежат рекультивации. Стоитотметить, что доля рекультивированных земель остается крайне низка, рекультивациячасто бывает нерентабельна и неэффективна, темпы восстановления ниже, чем скоростьнарушения. Можно ли считать рекультивированные земли полностью восстановленнымиостается спорным вопросом, поскольку, по мнению некоторых авторов (Гаджиев и др.,2001), они не могут выполнять все свои функции без поддержания со стороны человека.При этом некоторые территории можно оставить под самозарастание. Все перечисленноеобосновывает необходимость изучения процессов и механизмов первичной сукцессии.3Исследование механизмов восстановления растительных сообществ, так же, как ипроцессов педогенеза необходимо для научного обоснования проведения рекультивации.Кроме прикладного значения, данные исследования интересны с точки зренияфундаментальной науки, поскольку карьеры строительных материалов являются удобнымобъектом для изучения первичного почвообразования и освоения растительностьюсвободныхтерриторий.Карьерно-отвальныекомплексыпредставляютмоделиинициального педогенеза на различных стадиях становления экосистем.Восстановление экосистем на карьерно-отвальных комплексах изучало большоеколичество авторов (Баева и др., 1992; Капелькина, 1993; Махонина, 2003; Сумина, 2011,2013; Řehounková and Prach, 2008; Borgegеrd, 1990; Ursic et al., 1997; Cullen et al., 1998;Копцева, 2005; Абакумов и Гагарина, 2006; Нешатаев и др., 2013).
В существующихработах, чаще всего, сукцессия растительного покрова и процессы педогенезарассматриваются отдельно друг от друга. Комплексные исследования восстановленияпочвенно-растительного покрова и связанного с ними микробиома по-прежнемуактуальны.Цель работы – выявить связь темпов природного и рекультивационноговосстановления фитоценозов со свойствами субстрата, а также влияние формирующегосярастительного сообщества на характеристики молодых почв. Для достижения целирешались следующие задачи:1. Охарактеризовать направленность почвообразовательных процессовна различных субстратах карьерно-отвальных комплексов;2. Провести анализ видового состава растительных сообществ накарьерах с разными грунтами;3. Оценить микробиологическую активность почв и биоразнообразие наразных участках карьеров строительных материалов;4. Выяснить особенности изменения физико-химических и физическихсвойств грунтов.Сбор материала проводили в 2014-2017 гг.
на территории 9 карьеров с различнымисубстратами в Ленинградской, Новгородской и Тульской областях. Работа выполнена подруководством проф., д. б. н. Е. В. Абакумова.Научнаяновизна.Впервыепроведенкомплексныйанализпочвенного,растительного и почвенного микробиологического компонентов карьерно-отвальныхкомплексов с различными субстратами. Оценены риски дополнительной эмиссии СО 2 в4атмосферу и возможность секвестрации углекислого газа почвами карьеров. Оценен методвертикальногоэлектрическогозондированиядляизучениянеоднородностипостехногенных субстратов.Теоретическая и практическая значимость. Полученные результаты полезныпри планировании современных подходов рекультивации земель, учитывая комплексфакторов.
С их помощью возможна оценка экологических последствий при принятииплана на этапе разработки полезных ископаемых, и выборе горнотехнического ибиологического этапов рекультивации, а также возможности оставления участка подсамозарастание.
Предложенную интерпретацию результатов метода вертикальногоэлектрического зондирования можно использовать для изучения нарушенных территорий.Положения, выносимые на защиту:1. Эффективность восстановления экосистем в посттехногенных и техногенныхместообитанияхкарьерно-отвальныхкомплексовзависитотформированияблагоприятных свойств субстрата, определяющего возможность инициации сукцессии.Трендыразвитияэкогенезаопределяютсясочетаниямисубстратныхигеоморфологических условий в пределах карьерно-отвальных комплексов.2. Для почв карьерно-отвальных комплексов характерен низкий уровеньинтенсивности микробиологических процессов по сравнению с естественными почвами.3.
Для перехода микробоценоза в климаксную стадию, замыкания углеродногоцикла и увеличения стабильности экосистем, необходимо восстанавливать определенныегруппы микроорганизмов, а именно – олиготрофов.4. Формирование большого количества посттехногенных форм мезорельефаблагоприятствуетдиверсификациибиоразнообразияиразнообразияпочвисоответствующих эдафических условий.5. В условиях карьерно-отвальных комплексов для выявления неоднородностисложенияпочвенногоэлектрическогопосттехногенныхпрофилязондирования.территорийявляетсяОднако,частоэффективнымиз-засложногонаблюдаютсяметодвертикальноговнутреннегоаномальновысокиерельефазначениякажущегося электрического сопротивления.Степень достоверности и апробация результатов. Основные результаты иположения работы были представлены на семинарах кафедры прикладной экологииСПбГУ; на международной научно-технической конференции преподавателей, студентов,аспирантов и докторантов «Современные проблемы и перспективы рациональноголесопользования в условиях рынка» (СПб 2014); на X молодежной экологической школеконференции «Рациональное использование природных ресурсов и проблемы сохранения5биоразнообразия» (СПб 2015); на международной научной конференции «Природнотехногенные комплексы: современное состояние и перспективы восстановления сборникматериалов международной» (Новосибирск, 2016); на VII съезде Общества почвоведовим.
В.В. Докучаева (Белгород, 2016); на II Научно-практическом семинаре длястипендиатов Фонда имени В.И. Вернадского «Актуальные научные исследования в сфереуправления природопользованием и экологической безопасности»; на 6 молодежномэкологическом конгрессе «Северная пальмира» (СПб, 2017); на Всероссийской научнойконференции«Агроэкосистемывестественныхирегулируемыхусловиях:оттеоретической модели к практике прецизионного управления» (СПб, 2017); на 1-омРоссийском Микробиологическом Конгрессе (Пущино, 2017); на 9-й международнойконференции «Biodiversity research» (Daugavpils, Латвия, 2017); на международныхэкологических конференциях «University Alliance for Sustainability» (Berlin, Германия,2016, 2017); на международном конгрессе SUITMA 9 (Москва, 2017);международной конференции ИЮПАК по зеленой химии (Москва, 2017).6на 7-ойГЛАВА 1.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙДЕЯТЕЛЬНОСТИ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)Негативные последствия разработки полезных ископаемыхМасштабы человеческой деятельности настолько глобальны, что в настоящеевремя более 40% земной поверхности относится к категории нарушенных земель (Daily1995), соответственно естественная продуктивность и стабильность данных территорийзначительно сокращена или полностью уничтожена (Vitousek et al. 1986). Конечно, не всенарушенные земли образуются в результате добычи полезных ископаемых, однако еёпоследствия, как правило, на много тяжелее, чем после других нарушений, кроме тогомасштабы добычи постоянно растут (Walker, Willig 1999).
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
