Диссертация (1154500), страница 32
Текст из файла (страница 32)
На агрохимическое состояние участков в большейстепени влияние может оказывать способ рекультивации и положение участка в рельефе,чем тип почвообразующей породы.Отличительной чертой практически всех карьеров является неравномерноераспределение различных гранулометрических фракций по профилю. Данное явлениеобъясняется неоднородностью пород, слагающих отвалы, миграцией тонких частиц внизпо профилю. Одновременно с этим, происходит турбация более крупных глыбистыхфракций из-за процессов вымораживания.
В процессе развития почв происходитвыветривание и разрушение крупнообломочных фракций, таким образом мелкоземобогащается новыми фракциями. Следовательно, можно утверждать, что соотношениеразличных фракций гранулометрического состава – динамично меняющийся во временипоказатель.На участках, для которых характерно периодическое сезонное переувлажнениенаблюдаются процессы оглеения. Преимущественно весной и осенью, с избытком влагипроисходит трансформация минеральной части: высвобождение железа и другихкомпонентов, с отступлением вод происходит миграция освобожденных компонентов.Морфологически это выражается в формировании пестрой окраски (часто белесых иржавых пятен) в почвенных профилях.141Формирование верхнего горизонта подстилки является стратегически важныммоментом для восстановления почв, поскольку она защищает низлежащие субстраты отвысыхания, излишнего испарения и эолового развевания.
Ключевым процессом вразвитии почв является гумификация органического вещества, при этом стоит отметить,что на субстрате разной степени увлажненности и различного гранулометрическогосостава она может приводить к появлению различных гумусовых горизонтов (Долгих,2011).Подводя итоги можно отметить, что начальное почвообразование обусловлено нестолько сроком зарастания, а скорее степенью сформированности растительногосообщества. Так, участки, лишенные растительного покрова, морфологически сильноотстают в развитии участков того же возраста, но имеющихсформированное растительноесообщество. При этом возможность поселения растений определяется в первую очередьсубстратом. В случаях, когда растительное сообщество не сформировано преобладаетантропогенная трансформация субстрата. Это соответствует нулевому этапу сукцессии поклассификации О.
И. Суминой. Данный этап, в случае наличия неблагоприятныхфакторов (высокая крутизна склона, слишком низкое значение рН, высокая каменистость,низкое содержание фракций физической глины), может затягиваться на многие годы. Внезависимости от срока существования участка данные грунты нельзя считать почвой. Сформированием растительного покрова или иногда отдельных парцелл растительности наповерхность субстрата начинают поступать продукты трансформации растительныхостатков – ключевые агенты биохимического выветривания, изменения кислотноосновныхиокислительно-восстановительныхсвойствпочвы.Первичныепочвообразовательные процессы сходны на разных экотопах карьеров.
В принципе, этодовольно ожидаемый результат, поскольку некоторые авторы отмечают, что процессыформирования почв разных природных зон также одинаковы (Лисецкий, Голеусов, 2011).Ф. И. Лисецкий и П. В, Голеусов (2011) полагают, что если почвообразующая породасохраняется и биогеоценоз соответствует фоновому участку, то новообразованные почвыбудут иметь сходную структуру. Однако, в случае карьеров имеются разнообразныеучастки, отличающиеся по литологическому составу, положению в рельефе, фитоценозоми т.д.; все перечисленное может приводить к появлению отличных элементов отструктуры и свойств фоновых почв.
Формирование эллювиально-иллювиальной фракциипроисходит при наличии достаточного количества тонкой фракций. В случае травянистойрастительности гумусовый горизонт появляется несколько раньше, чем подлесной, приэтом он развивается быстрее и выражен лучше. Разные факторы могут ускорять или142задерживать формирование некоторых горизонтов. Например, содержание карбонатовможет замедлять формирование эллювиального горизонта.Особого внимания заслуживают токсичные отвалы, поскольку без проведениярекультивации самовосстановление этих участков не происходит даже спустя несколькодесятилетий.
В первую очередь к таким территориям относятся отвалы сульфатнокислыхгрунтов на карьере по добыче огнеупорных глин в Устье-Брынкино (Новгородскаяобласть) и отвалы по добыче фосфоритов в Кингисеппе (Ленинградская область). Прирекультивации сульфатнокислых грунтов необходимо внесение крупных и мелкихфракций карбоната кальция в почву. На участках, где была выполнена данная процедура,процесс первичной сукцессии привел к формированию вторичного леса упрощеннойструктурыспреобладаниеммелколиственныхпород.Вслучае,когдакромегорнотехнической была проведена еще биологическая рекультивация, заключавшаяся впосеве многолетних трав, формирование леса происходит много позже.
Хорошимпримером лесной рекультивации является отработанный карьер № 3 ПО «Фосфорит».Благодаря выровненному рельефу и относительно благоприятным физико-химическимпараметрам вскрышных пород, развитие растительности здесь протекало довольнобыстро. В разное время здесь были высажены ель, сосна и лиственница, спустя 15-20 летна данной территории формируется лесной фитоценоз с преобладанием в напочвенномпокрове лесных видов, типичных для районов распространения дерново-карбонатныхпочв.Почвенный покров нерекультивированных отвалов характеризуется высокойстепенью мозаичности по условиям гранулометрического и вещественного состава, атакже условиям увлажнения. В зависимости от параметров субстрата здесь могутформироваться различные растительные сообщества.
Лимитирующими факторами дляразвития лесной растительности служат высокая каменистость субстрата, низкоесодержание глинистых частиц, высокая твердость и плотность грунта. Это затрудняетиспользование данных земель в лесном хозяйстве, но может являться базисом длявысокого уровня биоразнообразия и стабильности ландшафта.143ГЛАВА 7. СОДЕРЖАНИЕ МИКРОБНОЙ БИОМАССЫ И АКТИВНОСТЬ МИКРОБНЫХСООБЩЕСТВ В УСЛОВИЯХ ПОСТТЕХНОГЕННЫХ ЭКОСИСТЕМ7.1.
Количественный анализ микробного компонентаМикробиота является постоянным звеном любой экосистемы, она выполняетогромное количество разнообразных метаболических и экофизиологических функций.Сложно переоценить положительное влияние почвенных микроорганизмов на состояниеэкосистемы.
В первую очередь, они являются обязательным связующим компонентом вкруговороте углерода, кислорода, водорода, азота, кроме того, основных элементовминеральногопитания,атакжемикроэлементов(Аристовская,1980).Участиемикроорганизмов в минеральном питании растений выражается в минерализацииорганического вещества и переводе недоступных и малодоступных форм химическихсоединений в доступную для растений форму (Белоголова и др., 2011).Принято считать,что, благодаря деятельности азотфиксирующих бактерий, в естественных стабильныхэкосистемах не бывает как недостатка азота, так и его избытка, они способствуютподдержанию почвенного плодородия (Добровольский и Никитин, 2000).
Известно, чтомикробы регулируют отдельные этапы процесса гумификации (Войно и др., 2003).Почвеннаямикробиотаиграетогромнуюрольвжизнедеятельностирастений.Микроорганизмы способны образовывать физиологически активные вещества, такназываемые, стимуляторы роста растений. Помимо ауксинов, гибберллинов и цитокинов,они также способны производить витамины и аминокислоты, стимулирующие росткорней и оказывающие огромное влияние на жизнедеятельность растений особенно напервых этапах прорастания. Важную роль играют такие органические вещества, какмикробные сидерофоры, за счет которых, происходит связывание железа и лучшееусвоение его растениями (Стейниер и др., 1979). В естественной природе микробиотаспособна поддерживать «здоровье» экосистем, за счет деятельности на фитопатогенныемикроорганизмы микробов антагонистов.
Производство антибиотиков, препятствующихзаражениюфитопатогеннымигрибамипредотвращаетзаболеваниярастений(Добровольская, 2002).Было доказано, что помимо трансформации корневых эксудатов, почвенныемикроорганизмы способны стабилизировать кислотно-основной баланс, оптимизироватьфизические параметры почв, а также воздушный, водный и питательные режимы почв(Войно и др., 2003). Также было установлено, что микроорганизмы оказываютнеоценимый вклад в очистку почв от органических и неорганических соединений, снижаянегативные последствия токсичных веществ на экосистемы и оздоравливая почвы(Козлов, 2015). Микроорганизмы способны разлагать нефть, мазут, бензин, керосин,144разнообразные пестициды, полимерные материалы, нитраты, окислять угарный газ вдвуокисьуглеродаимногоедругое.Вкачествеодногоизкритериевпочвообразовательного процесса, некоторые исследователи оценивают биологическоесостояние почв по микробиологической активности (Ананьева, 2003).
Одним изиндикаторов процесса накопления органического вещества и его минерализации являетсяколичество микробной биомассы (Jenkinson and Ladd, 1981). В зарубежных работахдовольно часто ее оценивают с помощью метода субстрат индуцированного дыхания ирассматривают как индекс качества почвы (Conrad, 1996).Несмотря на то, что микробные сообщества играют огромную роль в поддержанииустойчивости экосистем, круговоротах веществ, восстановлении органопрофиля почв,оптимизации ее физических и химических характеристик, а также того, чтомикробиологическая активность почв признана универсальным индикатором состоянияпочв, состояние микробоценозов техногенных экосистем изучено плохо.
Именно поэтомуодной из задач исследования являлась оценка количественного и качественногосодержания микробного компонента и его активности.Согласнополученнымрезультатаммаксимальноесодержаниемикробнойбиомассы отмечено в подстилке, значения варьируют от 8,9 до 65, 6 мкг С/г почвы,различия между этими величинами – почти в 7 раз (табл. 7.1). Наибольшая величина Смикзафиксирована в хвойной подстилке трансэлювиально-аккумулятивного экотопа накарьере по добыче песчано-гравийных отложений в Новгородской области. В подстилкедругих участков данного карьера, как и на всех других карьерах, данный показательзначительно меньше (от 13,0 до 8,9 мкг С/г почвы). Интересно, что наименьшее значение(4,6 мкг С/г почвы) зафиксировано в подстилке не нарушенного сосняка рядом с песчанымкарьером Малукса.
В минеральных и органо-минеральных горизонтах содержаниемикробной биомассы варьирует в узких пределах от 1,0 до 4,7 мкг С/г почвы. Среднееколичество микробной биомассы органо-минеральных горизонтов всех карьеров, внезависимости от типа субстрата, срока зарастания и преобладающей растительностисоставляют 1,8 – 2,7 мкг С/г почвы. Как правило, величины Смик максимальны в верхнихгоризонтах и уменьшаются вниз по профилю. Для всех исследованных образцовхарактерны очень низкие значения микробной биомассы. Согласно литературнымданным, средние значения содержания микробиологического углерода в почвах лесовсредней и южной тайги составляют от 125 до 2539 мкг С/г почвы (Стольникова и др.,2011). Таким образом, для посттехногенных экосистем карьеров характерно крайне низкоесодержание почвенной микробной биомассы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
