Диссертация (1154500), страница 31
Текст из файла (страница 31)
Таким образом, дляинтенсификации зарастания отвалов при рекультивации и самовосстановительныхпрактиках возможна оптимизация гидрофизических параметров почв с помощью внесениясубстратов, содержащих органическое вещество в существенных количествах.6.6. Агрохимические характеристики формирующихся почв и субстратовкарьерно-отвальных комплексовВедущую роль в вопросе освоения голого субстрата играют агрохимические иагрофизические свойства материнской породы. Недостаток или избыток определенныхминеральных веществ в почве способен значительно задерживать процессы сукцессии. Впервую очередь принято оценивать содержание азота, фосфора и калия (Никитишен,1984).136Поскольку возможность для прорастания семян и поселения растений в первуюочередь определяет верхний слой субстрата, содержание питательных веществ оценивалиименно в этих горизонтах.
Исключением является песчаный карьер в Малуксе, здесьоценку произвели по всему почвенному профилю, также для сравнения был обследованфоновый участок естественных почв.Одним из крайне важных элементов, влияющих на жизнь растений, являетсяфосфор (Р). Почти все почвы России обеспечены этим элементом обеспечены хуже, чемазотом и калием (Минеев, 2006). Поскольку естественных источников пополнения запасовР нет (Минеев, 1984), нарушение баланса на техногенных местообитаниях можетзначительно замедлить процессы зарастания.
Принято считать (Акопов, 1987), чтоверхние слои почвы содержат значительно больше Р2О5, накапливающемся в зонеотмирания и трансформации массы корневой фитомассы. Согласно полученнымрезультатам, содержание фосфора далеко не всегда максимально в верхнем горизонте.Нужно отметить, что измерения содержания этого элемента по всему профилю почв быливыполнены только на Малуксинском месторождении флювиогляциальных песков.Изменение содержания Р2О5 по профилю почв было неравномерно на всех площадках.Интересно, что данное явление вряд ли может быть объяснено неоднородностьюсложения отвалов, поскольку на фоновом участке максимальное содержание Р 2О5приходится на горизонт BF.
Содержание Р2О5 в первые годы зарастания варьирует от 141до 167,6 мг/кг, к 15—20 годам концентрация несколько увеличивается (162,5—228,8мг/кг). К 25—30 годам зарастания содержание фосфатов падает: на 3, 4 и 5 площадках оноизменяется от 22,8 мг/кг в горизонте Е до 175,2 мг/кг в горизонте BF. Согласно более чем100 летним наблюдениям Ротамстедской опытной станции в Англии соли фосфорнойкислоты практически не вымываются из тяжелых почв, в легких почвах они такжетеряются в не значительных концентрациях (Минеев, 2006).
Снижение концентрации современем на карьере может быть вызвано выносом фосфора растениями, посколькувследствие слабой подвижности, в почве практически отсутствуют естественные путипотерь Р.137Таблица 6.28 Основные агрохимические показатели почв, формирующихся накарьерах с различными субстратамиГоризонтГлубина,смpH водн.С%Р2О5(мг/кг)К2О(мг/кг)N-NH4 (мг/кг)N-NO3(мг/кг)Песчаный карьер Малукса, 1-2 летний псамозем (площадка 1)0-56,430,23167,610,18,870,025-105,600,29141,011,25,750,0210-204,15152,89,410,200,2420-304,700,33152,411,15,810,02Песчаный карьер Малукса, 15-20 летний псамозем серогумусовый (площадка 2)(о)0-0,56,502,430172,227,510,500,27AY0,5-46,100,931227,116,29,500,03BF4-106,251,330228,821,18,310,02C10+6,321,798162,520,16,750,02Песчаный карьер Малукса, 25-30 летний эмбриоподзол (площадка 3)(е)3-44,360,65088,245,417,600,18BF4-206,330,34866,318,78,750,02ВС20-506,710,10176,812,610,600,27C50+5,100,27548,662,97,120,02Песчаный карьер Малукса, 70 летний подзол (площадка 4)Е9-103,503,93322,8060,816,400,12BНF10-254,101,52152,3417,515,300,33ВС25-455,910,15079,4014,517,200,04C45+5,510,107117,809,68,750,05Песчаный карьер Малукса, Подзол не нарушенного сообщества (площадка 5)Е2-44,7349,859,823,100,102,183BF4-505,577,99,500,010,185 175,2ВС50-706,7199,66,46,560,010,054Песчаный карьер Окуловка, 25 летний серогумусовый псамозем (площадка 1)А0,5-36,311,2389,273,534,40,01Песчаный карьер Окуловка, 15 летний псамозем стратифицированный (точка 2)RY0-26,014,75,7978,36,810,01Песчаный карьер Колтуши, Органострат (1 площадка)А0-5522,566,812,770,80,02Песчаный карьер Колтуши, реплантазем органогенный супесчаный (2 площадка)AY0,5-105,226,463,390,551,62,32Песчаный карьер Колтуши, реплантазем органогенный супесчаный (3 площадка)AY0-12518,9168,985,911,20,30Песчаный карьер Колтуши, органолитострат (4 площадка)A0-54,87,6144,8242,614,60,01Месторождение фосфоритов (Кингисепп) 35 летний реплантозем на торфяноминеральной смеси (1 площадка)АY3-186,52,02043,5338,331,10,24Месторождение фосфоритов (Кингисепп) 30 летний реплантозем на минеральнойпороде (2 площадка)АY1-187,62,44198,5242,727,20,82Месторождение фосфоритов (Кингисепп) 26 летний реплантозем на минеральнойпороде (3 площадка)АY1-107,21,91731,5214,727,40,37СССС138Известняковый карьер Печурки, 56 летний реплантозем серогумусовый (10площадка)AY0-186,5012,647,13142,228,10,62Известняковый карьер Печурки, 29 летний петрозем (11 площадка)AC0-36,0016,002,23137,725,36,65Известняковый карьер Печурки, 46 летний серогумусовый эмбриозем (12площадка)AY0-256,1517,68193,9293,331,42,85Известняковый карьер Елизаветино, 45 летний серогумусовый литозем (1площадка)АС0-67,601,9692,7103,917,20,50Известняковый карьер Елизаветино, 25 летняя рендзина (2 площадка)АС1-77,901,7252,6154,122,20,66Известняковый карьер Елизаветино, 50 летняя рендзина (3 площадка)АС0-187,001,98210,4196,317,32,83Известняковый карьер Гурово, 1 летний эмбриозем (1 площадка)C0-57,60,8577,6195,613,30,33Известняковый карьер Гурово, 4 летний эмбриозем (2 площадка)C0-57,71,986,24133,211,10,64Известняковый карьер Гурово, 25 летний эмбриозем (3 площадка)AY0-17,63,602,23171,99,312,55Карьер по добыче огнеупорных глин Устье-Брынкино, реплантозем серогумусовый(1 площадка)AY0-47,602,10187,2314,521,51,14Карьер по добыче огнеупорных глин Устье-Брынкино, реплантозем серогумусовый(2 площадка)AY0-45,802,0570,7234,920,82,04Карьер по добыче огнеупорных глин Устье-Брынкино, токсихемолитозем (3площадка)С0-52,201,621,3424,148,80,05Как предполагалось, максимальное содержание фосфора характерно для почв,сформировавшихся на отвалах карьера по добыче фосфоритов.
Значения варьируют от4198,5 до 1731,5 мг/кг, разница между величинами – почти 2,5 раз. Минимальноесодержание Р2О5 соответствует не рекультивированному участку на карьере по добычеогнеупорных глин, значение составляет 1,34 мг/кг, это в 140 раз меньше, чем на карьерепо добыче фосфоритов.Нужно отметить, что помимо очевидного превышения содержания фосфора накарьере по добыче фосфоритов, по сравнению с другими карьерами, другихзакономерностей в содержании Р2О5 выделить не удается.
В зависимости от участка испособа рекультивации содержание Р2О5 на территории одного карьера изменяетсясильнее чем на карьерах с различными субстратами. Таким образом, можно сделатьвывод, что неравномерность сложения отвалов карьеров и способ рекультивации могутвлиять на агрохимические параметры почв сильнее, чем тип субстрата. Ситуация139осложняется и тем, что содержание гумуса и гранулометрический состав в значительноймере определяют содержание фосфора в почве: в более легких почвах, с меньшимсодержанием гумуса запасов фосфора меньше, чем в тяжелых почвах. Необходимоотметить, что исследовалась фосфатная емкость почв, а не фосфатный уровень, которыйдинамично меняется при усвоении элемента растениями (Минеев, 2006).Почвы, характеризующиеся песчаным гранулометрическим составом, как правило,содержат небольшое количество калия (от 3,5 до 7 мг/кг), в отличие от глинистых почв,где К входит в состав минералов (Минеев, 2006).
Исключение могут составлять пески,богатыекалий-натриевымиполевымишпатами.Согласнонашимрезультатам,максимальным содержанием калия характеризуются карьер по добыче огнеупорных глини месторождение фосфоритов (214,7—338,3 мг/кг). На втором месте по содержанию К2Онаходятся известняковые карьеры (103,9—293,3 мг/кг). Минимальным содержаниемхарактеризуются песчаные карьеры.
Нужно отметить, что из данного правила имеется 2исключения. На нерекультивированном участке карьера по добыче огнеупорных глинсодержание К2О составляет всего 24,1 мг/кг против 234,9—314,5 мг/кг на других участках.А на отвале органического субстрата, используемого для рекультивации песчаногокарьера Колтуши, значение составляет 242,6 мг/кг, тогда, как среднее содержание калиядля субстратов песчаных карьеров составляет 27,6 мг/кг.В образцах почв Малуксинского месторождения содержание К2О варьирует от 6,4мг/кг в горизонте ВС ненарушенной почвы до 62,9 мг/кг в горизонте С 25—30 летнегоэмбриоподзола. На более ранних этапах зарастания динамика изменения этого показателявыражается слабо.
К 70 годам зарастания и на фоновом участке содержание К 2Оснижается вниз по профилю, что может быть связано с возращением калия оторганических остатков и накоплением его в верхних слоях.Минимальное содержание иона аммонийного азота отмечено на Малуксинскомпесчаном карьере и составляет 5,75 мг/кг, максимальное (70,9 мг/кг) – на органическомсубстрате песчаного карьера в Колтушах. На песчаных карьерах содержание аммонийногоазота значительно варьирует на разных участках, в аналогичных горизонтах одногокарьера кратность различий достигает 6. На Малуксинсом месторождении содержаниеиона аммония варьирует от 5,75 мг/кг в горизонте С первой площадки, до 23,1 мг/кг вгоризонте Е ненарушенного сообщества, где лучше идут процессы разложенияорганического вещества.
Сложно выделить тенденции изменения этого показателя сглубиной. С возрастом концентрация N-NH4 не изменяется или слегка увеличивается. Наостальных карьерах, значения варьируют в более узких пределах. На карьере по добычефосфоритов и известняковом карьере в Печурках от 25,3 мг/кг до 31,4 мг/кг. Несколько140меньше содержание N-NH4 на Елизаветинском известняковом карьере (17,2—22,2 мг/кг).На известняковом карьере в Гурово значения варьируют от 9,31 до 13,3 мг/кг.
При этом,нужно отметить, что содержание аммонийного и нитратного азота очень динамично изависит от микробиологической деятельности.Содержание нитратов характеризует обеспеченность почв минеральным азотом.Значения этого показателя значительно ниже, чем N-NH4 и варьируют в более узкомдиапазоне от 0,01 до 6,65 мг/кг. Низкая концентрация может быть объяснена высокойподвижностью элемента и его миграцией с осадками. Сложно выделить какие-либотенденции, однако в среднем на песчаных карьерах значения несколько ниже (0,17 мг/кг).Максимальное содержание N-NО3 зафиксировано на плоском, скальном днище, соскудным растительным покровом известнякового карьера Печурки.Таким образом, Содержание элементов минерального питания не являютсялимитирующими факторами для восстановления растительности. Слишком низкиезначения рН на карьере по добыче огнеупорных глин, препятствуют поселению растенийв связи с чем пиритосодержащие породы отвалов необходимо рекультивировать.Содержание элементов минерального питания иногда оказывалось большим, чеможидалось согласно общепринятым представлениям о содержании того или иноговещества в рассматриваемом типе почв.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
