ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.09.2020
Просмотров: 5491
Скачиваний: 9
Доклады Всероссийской научной конференции
35
элементов, повышенные содержания сохраняются десятилетиями.
9. Установленные кларки почв населенных пунктов являются их геохимической (эколого-геохимической)
характеристикой, отражающей совместное воздействие техногенных и природных процессов, происходящих
в определенном временном срезе. С развитием науки и техники значения приводимых кларков могут
постепенно изменяться. Скорость таких изменений пока невозможно предсказать, но впервые приводимые
значения кларков могут, и мы надеемся, будут использованы, и как своеобразные реперы.
УДК 504.53.062.4
ПРИРОДНЫЕ И АНТРОПОГЕННЫЕ ФАКТОРЫ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ НА НАНОСАХ
ОСАДОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД
Б.С. Альжанова
ЗКГУ имени М. Утемисова, Уральск, Республика Казахстан, e-mail: aljanB@mail.ru;
Изучению процессов технопедогенеза на «новых» грунтах М.А. Глазовская в своей научно-
исследовательской деятельности уделяла много внимания [1]. Особенно в больших масштабах уничтожение
почвенного покрова происходит в районах добычи нефти и газа.
Объектом нашего исследования был обвалованный по периметру участок территории
нефтегазоконденсатного месторождения в Западно-Казахстанской области, на котором произошел выброс
подземных осадочных горных пород, пропитанных нефтепродуктами и сероводородом, что привело к
радикальным изменениям экосистемы и их компонентов. В результате грязевулканической деятельности,
инициированной аварией на скважине, площадь в 53,2 гектаров была покрыта сплошным слоем глин и
превратилась в техногенную пустыню. Темно-каштановые почвы были погребены слоем загрязненной и
засоленной карбонатной глины толщиной 10-100 см.
Цель исследования состояла в изучении возможности восстановления почвенно-экологических функций
данного объекта, создания устойчивого растительного покрова и вовлечение этих земель в хозяйственный и
биогеоценотический оборот.
Толщина слоя наносов во многом определяется микрорельефом погребенных почв. В центре участка
она достигает 90-100 см, на окраинных участках – 70-80 см. У края обвалованной зоны толщина наносов
составляет 5-10 см. Преобладающими являются наносы с тяжелым механическим составом с повышенным
содержанием ила (до 30 и более %) и физической глины (до 72 %).
Неблагоприятные условия произрастания (механический фактор, дефицит питательных веществ,
загрязненность, засоленность и т.д.) в условиях засушливости климата затрудняют самовосстановление
растительного покрова и освоение данного экотопа организмами.
Естественное зарастание происходило в основном на краевых участках, где мощность наносов не
превышала 25-30 см. Очевидно, в этих местах почвообразовательные процессы, происходящие под воздействием
комплекса природных биотических и абиотических факторов, обеспечили необходимые условия для роста
и развития естественной растительности. Травостой представлен, в основном, первичными растительными
группировками, которые отличаются большой жизнеспособностью, выносливостью и приспособляемостью
к неблагоприятным условиям окружающей среды. Основу растительности составляют однолетние виды
растительности: марь белая, эхинопсилон иссополистный, кохия веничная, полынь горькая, щавель конский
и др. Сначала они закрепляются в микропонижениях, борозде от щелереза, после чего занимают всю
площадь. Позднее они постепенно уступают место многолетним видам: вейнику тростниковидному, осоту
розовому, молокану татарскому, ромашке непахучей и другим, которые, образуя дернину и достигая корнями
погребенных почв, создают устойчивые группировки растительности.
Несмотря на происходящие процессы частичного восстановления естественной растительности и
зарастания периферийной части, основная площадь участка остается безжизненной и нуждается в проведении
мелиоративных мероприятий.
Оценивая наносы в качестве материнских пород, можно отметить их относительно благоприятные
почвообразующие свойства: высокую диспергированность, способность к агрегированию, хорошую
водоудерживающую способность, способность впитывать и удерживать питательные вещества.
За 10-летний период на поверхности наносов сформировался 10-12 сантиметровый горизонт, который
находится под постоянным воздействием температурных, световых и водно-воздушных факторов. Наличие
элементарной почвенной структуры, низкий уровень концентрации загрязняющих веществ, слабое засоление
этого горизонта явилось объективной предпосылкой возможности выращивания на них полевых культур,
при условии применения мелиорантов, улучшающих водно-воздушный, пищевой и солевой режимы
корнеобитаемого слоя.
Находящийся под ним средний слой, толщиной 10-100 см, характеризуется очень низкой газо- и
водопроницаемостью, слитностью. При подсыхании на поверхности структурных отдельностей образуется
белесая солевая корка. Отмечаются участки застоя влаги в верхней и средней части, не просыхающей даже в
летний период.
Нижний слой толщиной 3-5 см, непосредственно соприкасается с погребенными темно-каштановыми
почвами. В нем наблюдаются процессы в виде проникновения гумусированных частиц вверх и вымывания
наносных элементов вниз. Таким образом, этот слой формируется как своеобразный переходной горизонт.
Погребенные темно-каштановые почвы за прошедшее после выбросов время внешне не претерпели
существенных изменений. Они имеют типичное зональное строение и состоят из трех основных горизонтов:
Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской)
36
гумусово-аккумулятивного (А+В1), переходного (ВС) и материнской породы (С). Заметная трансформация
отмечается лишь у погребенного гумусового горизонта: более темная окраска, уплотненность, пластинчато-
ореховатая структура и глянцевитость. Застой влаги и преобладание анаэробных условий привели к оглеению
верхней части горизонта. Глубже морфологические свойства погребенных темно-каштановых почв почти не
отличаются от зональных темно-каштановых почв.
Опорными для описания и анализов были выбраны поверхностные образования, которые различаются
механическим составом, степенью зарастания растительностью и продолжительностью проводимых
мелиоративных мероприятий (табл. 1).
Таблица 1
Физико-химические свойства верхнего 0-20 см слоя глинистых наносов
№
разреза
Мощность
наносов, см
Степень
зараста-
ния, %
С
орг
,
%
рН
Емкость
поглощения,
мг-экв на 100 г
Na
погл
,
мг-экв
на 100 г
Сумма
солей,
%
Ил,
%
Физическая
глина, %
Естественное зарастание
1
30-35
10-20
0,42 7,3
11,2
0,33
0,307
22,3
42,8
2
60-70
0-5
2,67 7,5
10,4
1,6
0,674
33,2
61,6
3
40-45
50-60
3,6
8,7
18,0
0,1
0,192
25,8
49,6
Зарастание с проведением мелиоративных мероприятий (2-3 года)
4
40-45
40-50
1,97 8,5
13,4
0,25
0,820
23,1
50,1
5
35-40
60-70
2,03 8,1
17,8
0,1
0,314
21,1
40,4
6
90-100
70-80
2,03 7,8
12,2
Отс.
0,842
19,2
35,2
7
80-90
выпад
1,97 8,1
13,4
0,25
0,314
26,8
41,4
Темно-каштановые почвы периферийных участков
8
0
60-90
1,68 7,2
26,1
Отс.
0,163
16,4
33,2
Результаты проведенных исследований показывают дифференциацию наносов на 3 слоя по
механическому составу, что согласуется с морфологическим описанием. Верхний слой наносов характеризуется
незначительным обеднением илистых частиц (<0,001 мм) по сравнению со средним слоем. Нижние горизонты
наносов, соприкасающиеся с погребенными темно-каштановыми почвами, характеризуются облегченным
механическим составом, что возможно является следствием первоначальной дифференциации грязе-
водяного потока. Общие закономерности распределения тяжелых металлов в поверхностно-почвенном слое
обусловлены химическим, гранулометрическим составом наносов и их мощностью. Средневзвешенные
концентрации остаточных техногенных веществ представлены в таблице 2.
Таблица 2
Содержание остаточных техногенных веществ в 0-20 см слое глинистых наносов (мг/кг)
№№
Остаточные нефтепродукты
Zn
Cd
Cu
Pb
Ni
Естественное зарастание
1
403,2
16
0,6
1,56 5,6
2,46
2
25,23
21
0,3
3,4
5,39 6,6
3
30,95
4,32 0,22 1,54 6,9
8,3
Зарастание с проведением мелиоративных мероприятий (2-3 года)
4
277
19
0,4
2,9
2,7
2,93
5
8,42
18,8 0,5
3,5
2,3
3,38
6
8,63
20
0,3
3,0
7
4,8
7
32,43
7,9
0,68 1,60 3,64 5,3
Темно-каштановые почвы периферийных участков
8
3,24
1,32 0,03 1,2
2,69
Преобразование выбросов осадочных горных пород в исходную темно-каштановую почву -
непосильная задача. Поэтому целью мелиоративных мероприятий может быть только восстановление
основных экологических функций почвенного покрова посредством создания сомкнутой растительности.
В то же время, создание устойчивого растительного покрова закономерно сопровождается активизацией
почвообразовательных процессов и ведет к ускоренному формированию почвенных горизонтов.
В результате целенаправленного воздействия комплекса агротехнических, агрохимических и
фитомелиоративных мероприятий наблюдается повышение содержания элементов, составляющих плодородие
почв. Одним из основных показателей является формирование корнеобитаемого горизонта не менее 20-30 см –
первого генетического горизонта молодых почв. Именно он определяет уровень устойчивости и стабильности
создаваемых фито- и агроценозов и активизации почвообразовательных процессов в техногенных экотопах.
Доклады Всероссийской научной конференции
37
Со временем следует ожидать формирования почв как генетических образований, которые могут занять
соответствующую экологическую нишу. Процессы разложения растительного вещества и накопление гумуса
обуславливают в значительной степени их развитие и превращают в зрелую почву.
Литература
1. Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов. М.: Географический факультет
МГУ, 2007. 350 стр.
УДК 631.48
ЗАКРЕПЛЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО УГЛЕРОДА И ЕГО ЗАПАСЫ В ПОЧВЕННОМ ПОКРОВЕ
ГЕОХИМИЧЕСКИХ ЛАНДШАФТОВ РОССИИ
И.О. Алябина, Л.Г. Богатырёв
МГУ имени М.В.Ломоносова, Москва, e-mail: alio@yandex.ru, bogatyrev@ps.msu.ru
Оценка поведения углерода является одним из фундаментальных вопросов современного почвоведения.
Не случайно М.А. Глазовская определяет педолитогенез как «совокупность процессов образования в почвах
потенциально стабильных, содержащих гумус комплексов и соединений, и захоронения в глубоких горизонтах
почв и толщах рыхлых отложений» [1, с. 8]. Изучением поведения углерода в различных природных сферах
занимались многие исследователи, часть работ основывалась на картографических методах получения и
отображения результатов.
Настоящая работа посвящена оценке геохимических ландшафтов по уровню потенциального
закрепления органического углерода (С
орг
) в почвенном покрове и её сопоставлению с оценкой по уровню
запасов С
орг
в почвенном слое 0-100 см. Расчёты проводили в программе MapInfo (
ver
. 9.5.1).
Поведение (потенциальное закрепление) органического углерода в почвах в пределах биомов и
геохимических ландшафтов изучали, используя созданную для этих целей цифровую карту [2, 3]. Карта
геохимических ландшафтов составлена путём генерализации карты геохимических ландшафтов СССР
масштаба 1:20 000 000 [4]. Были учтены также современные сведения о широком распространении в пределах
полуострова Таймыр почвообразующих пород, насыщенных основаниями. Принимая во внимание роль
кальция в поведении С
орг
в ландшафтах, геохимические классы объединили в 5 групп, болота из рассмотрения
исключили (табл.1, рис.1). Были выделены следующие группы классов ландшафтов: H
+
-класса – с ведущей
ролью иона водорода; H
+
-Ca
2+
-класса – переходная группа ландшафтов с участием кальция и иона водорода;
Ca
2+
-класса – с абсолютной ролью кальция; Ca
2+
-Na
+
-класса – с участием иона натрия, обеспечивающего
подвижность углерода в щелочной среде; Na
+
,Cl
-
,SO
4
2-
-класса – с участием легкорастворимых солей, в
присутствии которых происходит коагуляция органических соединений.
Таблица 1
Классы геохимических ландшафтов
Группы классов
Классы геохимических ландшафтов по А.И.Перельману
H
+
Кислый и кислый глеевый (H
+
,H
+
-Fe
2+
)
Кислый глеевый (H
+
- Fe
2+
)
Кислый (H
+
)
H
+
-Ca
2+
Переходный от кислого к кальциевому (H
+
-Ca
2+
), местами в комплексе с
кислым (H
+
) и кальциевым (Ca
2+
)
Кислый (H
+
) в сочетании с кальциевым (Ca
2+
) и глеевым (H
+
- Fe
2+
,Ca
2+
)
Ca
2+
Карбонатный (Ca
2+
)
Карбонатный глеевый (Ca
2+
- Fe
2+
)
Ca
2+
-Na
+
Кальциево-натриевый (Ca
2+
-Na
+
)
Солонцовый (Na
+
)
Содовый (Na
+
-HCO
3-
) в сочетании с кальциевым (Ca
2+
)
Na
+
,Cl
-
,SO
4
2-
Соленосно-сульфидный (Na
+
, SO
4
2-
, Cl
-
, H
2
S)
Характеристика поведения (потенциального закрепления) С
орг
в почвах проведена с учётом
гранулометрического состава отложений, играющих ведущую роль в формировании органоминеральных
соединений и обусловливающих их сохранность. Информация о гранулометрическом и петрографическом
составе почвообразующих пород получена с цифровой почвенной карты РСФСР масштаба 1:2 500 000 [5].
В зависимости от сочетания пород, преобладающих в пределах ландшафтов созданной цифровой карты,
были выделены восемь вариантов потенциального поведения органического углерода (табл. 2). Шесть из
них характеризуют уровень закрепления С
орг
в почвах от максимального до минимального и соответствуют
последовательно сформированному ряду рыхлых пород от глин до песчаных отложений. Дополнительно
выделено два варианта поведения органического углерода. Первый объединяет территории с плотными
породами, где потенциально ограничены уровень накопления и миграция углерода в профиле почв, а также
возможен более интенсивный латеральный сток. Второй вариант образован для отражения специфики
территорий с наибольшим разнообразием поведения углерода, обусловленного распространением в их
пределах
пород различного гранулометрического состава.
Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской)
38
Рис. 1. Площади, занимаемые группами классов геохимических ландшафтов на территории России
Таблица 2
Поведение С
орг
на различных почвообразующих породах
Варианты поведения
Преобладающие сочетания пород в ландшафтах
Закрепление максимальное
Глины
Закрепление выше среднего
Глины – Суглинки
Закрепление среднее
Суглинки
Закрепление ниже среднего
Двучленные отложения
Закрепление низкое
Суглинки – Пески/супеси
Закрепление минимальное
Пески/супеси
Ограниченное вертикальное перемещение
Плотные породы
Разнообразие в поведении
Глины – Суглинки – Пески/супеси
Результаты расчётов площадей территорий с различным уровнем закрепления С
орг
в пределах разных
ландшафтов приведены на рис. 2. Выявлено, что наименьшая площадь территорий с высокой степенью
закрепления С
орг
в почвах («максимальное» и «выше среднего») характерна для ландшафтов H
+
-класса – около
10%. Почти 50% этих ландшафтов занимают области широкого развития плотных почвообразующих пород
с ограниченным вертикальным перемещением органического углерода. Площадь распространения плотных
почвообразующих пород на остальной территории страны значительно меньше и снижается от ландшафтов
H
+
-Ca
2+
-класса (более 24%) к ландшафтам Ca
2+
-класса (13%) и далее Ca
2+
-Na
+
-класса (менее 4%). В этих
геохимических ландшафтах существенна доля территорий с уровнем закрепления С
орг
средним, выше среднего
и максимальным. Ландшафты соленосно-сульфидного класса не сопоставляли с остальными, поскольку на
них приходится менее 0,1% площади России.
Рис. 2. Доля территорий с различным поведением С
орг
в пределах классов ландшафтов
Доклады Всероссийской научной конференции
39
Расчётную оценку потенциального закрепления С
орг
в почвах геохимических ландшафтов сопоставляли
с реальными запасами С
орг
, приведёнными на карте запасов органического углерода в почвенном слое 0-100
см [6]. Карта была генерализована: выделенные на ней 12 градаций и 7 уровней по запасам С
орг
объединили в
4 группы (табл. 3).
Таблица 3
Уровни запасов органического углерода в почвах
Запасы углерода, т/га
Уровень запасов углерода
300-800
очень высокий / сверхвысокий
160-300
выше среднего / высокий
120-160
средний
менее 40 - 120
очень низкий / низкий
Данные расчёта состава территорий ландшафтов по уровню запасов С
орг
в слое 0-100 см представлены
на рис. 3. Большая часть почвенного покрова страны характеризуется очень низким и низким уровнем запасов.
Доля таких территорий варьирует от 30% в ландшафтах Ca
2+
-класса до более чем 70% в ландшафтах H
+
-
класса. Почвы, запасы органического углерода в которых имеют уровень очень высокий и высокий, занимают
незначительные площади: в ландшафтах H
+
-Ca
2+
-класса – 1% и Ca
2+
-Na
+
-класса – 3%, а в ландшафтах
Ca
2+
-класса и H
+
-класса – 7 и 8%, соответственно.
Рис. 3. Доля территорий с различным уровнем запасов С
орг
в пределах классов ландшафтов
Сопоставление площадей, которые занимают в пределах различных геохимических ландшафтов
территории с уровнем потенциального закрепления органического углерода выше среднего и максимальным,
и площадей почвенного покрова с запасами С
орг
от уровня выше среднего до уровня сверхвысокого,
иллюстрирует рис. 4.
Рис. 4. Площадь территорий с наиболее высокими уровнями закрепления и запасов С
орг
в пределах классов
ландшафтов
Для трёх групп классов геохимических ландшафтов –
H
+
-Ca
2+
, Ca
2+
, Ca
2+
-Na
+
– прослеживается чёткая
корреляция по площади территорий с наиболее высокими уровнями потенциального закрепления С
орг
и
его запасов. Поскольку характер поведения органического углерода рассчитывался как функция состава
почвообразующих пород, очевидно преобладание в пределах ландшафтов закрепления поступающего с
растительными остатками углерода на минеральной матрице почв в виде органоминеральных комплексов. В