ГЕНЕЗИС И ГЕОГРАФИЯ ПОЧВ
УДК 631.48
ПОЧВОООБРАЗОВАНИЕ НА ОТВАЛАХ КАРЬЕРОВ ПО ДОБЫЧЕ ИЗВЕСТНЯКА И ГЛИН В РАЙОНЕ г. УХТА* © 2011 г. Е. В. Абакумов, Е. И. Максимова, А. В. Лагода, Е. М. Копцева
Санкт-Петербургский государственный университет, 199178, Санкт-Петербург, 16-я линия Васильевского острова, 29 Поступила в редакцию 14.07.2010 г.
Исследованы почвы участков самозарастания техногенных отвальных субстратов карьеров по добыче известняка и глин в северной тайге (район г. Ухта). Почвы формируются под разреженными растительными травянистыми группировками. В изученных почвах на карбонатных техногенных элювиях и глинистых отвалах доминируют процессы гумусообразования и гумусонакопления. При этом декарбонатизация в большей степени выражена в почвах на глинистых отвалах, чем в почвах карьера по добыче известняка. Показано, что обогащенность органического вещества азотом относится к категории низкой в случае почв на техногенных известняках и низкой — очень низкой для почв на глинистых отвалах. В составе гумуса изученных почв доминируют фульвокислоты. Выявлено, что карбонатные техногенные элювии более благоприятны для развития микробного сообщества по сравнению с глинистыми субстратами отвалов с низким содержанием микробной биомассы. На изученных стадиях почвовосстановления зональный тренд почвообразования проявляется лишь в органо-аккумулятивных процессах. Карбонатные техногенные элювии более благоприятны для развития микробного сообщества по сравнению с глинистыми субстратами отвалов с низким содержанием микробной биомассы. При этом не происходит формирования эмбриональных профилей зональных почв, что является важным свидетельством недостаточности почвообразовательного потенциала северной тайги для инициации зональных процессов в двадцати-тридцатилетний период начального почвообразования.
ВВЕДЕНИЕ
Изучение почвообразования при самозарастании карьерно-отвальных комплексов проводится интенсивно в южной тайге [2], лесостепи [7] и степи [8]. Теоретическая значимость этих работ связана с возможностью исследования трендов почвообразования на стадии онтогенетического развития почв [2, 4]. Нередко самозарастающие отвалы карьеров представлены хроносериями (хронорядами, хронокатенами) почвообразования на однородном почвообразующем субстрате. Чаще на территориях карьерно-отвальных комплексов встречаются смешанные неоднородные отвальные и вскрышные породы. Важно отметить, что различные комбинации субстратно-фи-тоценотических условий педогенеза приводят к формированию разнообразных профилей молодых почв регенерационных экосистем [8]. В молодых почвах отвалов проявляются и зональные признаки морфологической организации профиля, что впервые отмечено Етеревской с соавт. [9], а в дальнейшем подтверждено Андрохановым с соавт. [4] и Абакумовым и Гагариной [3]. Существуют данные, что при высокой литологической специфичности техногенных и посттехногенных ландшафтов профили молодых почв развиваются
* Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 08-0401128.
вне зонального типа, и, по крайней мере в первые десятилетия, не несут признаков фоновых почв [12]. Почвообразование в техногенных ландшафтах тундровой зоны Северо-Западного региона изучено в работах Арчеговой [6], предложившей не только схему периодизации инициального педогенеза, но приемы ускоренного природовос-становления. И.Б. Арчеговой показано, что реге-нерационный педогенез в тундровой зоне протекает медленно, но может быть ускорен при помощи интенсивного травосеяния и внедрения травянистых видов в местные растительные группировки. За краткие сроки (10—50 лет) исследования почвообразования сложно говорить о возобновлении зонального тренда педогенеза в тундровой зоне. Показано [1], что формирование эмбриопрофилей почв на отвалах карьеров южной тайги происходит по зональному типу, подобное отмечено и для степи и лесостепи [8]. Проблема изучения начальных стадий почвовосстанов-ления при самозарастании отвалов в северной тайге является весьма актуальной. Описание морфологической организации профилей молодых почв, выявление основных процессов почвообразования на отвалах карьеров в северо-таежной зоне поможет выявить специфичность регенераци-онного педогенеза в этой природной зоне, что и является целью нашей работы.
В задачи работы входило: 1) изучение морфологической организации почв, формирующихся на отвалах карьеров в северной тайге; 2) выявление основных процессов, протекающих в почвах различного возраста.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Территория Республики Коми обширна — северо-восточная часть относится к полярному холодному поясу и зоне тундры, остальная территория расположена в бореальном умеренно холодном поясе, в северо- и среднетаежной подзонах таежно-лесной зоны. Почвообразующие породы здесь более разнообразны, чем в западном секторе Северо-Западного федерального округа (Балтийский кристаллический щит), а потому и более разнообразны отвальные породы вскрышных пород карьерных комплексов.
Среднегодовая температура воздуха +1°С на юге республики понижается к северу до —6°С, сумма осадков в том же направлении меняется от 625 до 450 мм, большая часть их выпадает в безморозное время года. Сумма положительных температур в районе г. Ухта составляет около 1300— 1400°С. Снежный покров появляется в первой декаде октября. Образование устойчивого снежного покрова отмечается в последнюю неделю октября, а его разрушение, в среднем, приходится на последнюю неделю апреля. Глубина промерзания почвы — до 2—2.1 м; многолетней мерзлоты нет [10]. Растительный покров достаточно разнообразен, характеризуется преобладанием еловых и сосновых лесов низкого и среднего бонитета. Среди ельников на более возвышенных участках преобладают зеленомошники, на пониженных — заболоченные сфагновые типы. Сосняки преимущественно лишайниково-зеленомошные и зеле-номошные, а в понижениях и по краям болот — заболоченные. Болота распределены небольшими мелкими участками по всей площади. Много вторичных мелколиственных, преимущественно березовых, лесов. Естественная растительность представлена северо-таежными хвойными, в основном еловыми лесами.
Карьер по добыче известняка. ООО "КБ" (Коми Бельгопский завод строительных материалов) с 1963 г. занимается разработкой карьера, добычей и переработкой известнякового камня. Наряду с производством строительных материалов, ООО "КБ" — единственный в Республике Коми поставщик известняковой муки. Сырьевая база месторождения достаточна и для глиноземного производства, разработка его ведется наиболее экономичным открытым способом до глубины 30 м. Бельгопское месторождение известняков "Бельгоп-1" расположено на левом берегу р. Ухта в 5 км от г. Ухта. Географические координаты центра месторождения: 63°35' с.ш.,
53°45' в.д. В административном отношении карьер расположен в Ухтинском р-не Республики Коми, на землях Ухтинского лесхоза. Карьер характеризуется наличием внешних отвалов. Основное негативное последствие отвалов — запы-ление близлежащих территорий. Месторождение известняков "Бельгоп-1" находится на северовосточном крыле Ухтинской антиклинальной складки. Разрабатываемый участок располагается на юго-восточном окончании Бельгопского месторождения. Месторождение пластового типа представлено чередованием известняков пачек, различающихся по плотности и степени чистоты известняка, разделенных мергелями. Известняки приурочены к сирачойской свите франского яруса верхнего девона. Пачки известняков на всей площади разрабатываемого участка имеют промышленную мощность от 6.8 до 8.5 м.
Вся площадь разрабатываемого участка перекрыта четвертичными отложениями мощностью 1.3—4.4 м, представленными покровными суглинками и ледниковыми супесями с редкой галькой.
Изучены следующие почвы, формирующиеся на техногенных элювиях известняков: восьмилетний карбопетрозем гумусовый, пятнадцатилетний кар-болитозем светлогумусовый и двадцатилетний кар-болитозем серогумусовый. Изученные почвы представляют собой условную хронокатену.
Карьеры по добыче глин. Первые три разреза заложены на карьере по разработке синих кембрийских глин. Карьер находится в черте г. Ухта. На первом участке проводился однократный посев трав, второй оставлен под самозарастание. Рельеф неоднороден, хорошо дифференцирован. Внешние отвалы поднимаются на 5—10 м, их склоны сильноэродированы. Растительность редкая. Возраст отвалов составляет 20 и 30 лет.
Остальные образцы отобраны с Куратовского карьера. В разрезе карьера сверху находится от 1 до 10 м вскрышной глинистой породы четвертичного возраста, иногда эта глина перекрывается отложениями песчано-гравийного типа Бель-гопской свиты верхнего девона, ниже следуют добываемые глины Велтосянской свиты верхнего девона мощностью от 1 до 37 м, добываемые для производства кирпича. Во внутренние отвалы попадают четвертичные вскрышные породы, они укладываются в ровные холмы с грядовым микрорельефом. Возраст самозарастающих отвалов составляет 12, 15 и 20 лет. Из этого карьера был отобран образец токсилитострата (уплотненного грунта), загрязненного нефтепродуктами. К сожалению, сведения о минералогическом составе добываемых глин и вскрышных пород не опубликованы.
Характеристика растительности. Начальные стадии саморазастания техногенных
субстратов сходны для всех изученных карьеров. Так, общее проективное покрытие на стадии до 10 лет низкое - 10-20%. Ведущее положение принадлежит видам-рудералам. Наиболее обильны Tusselago far-fara, Chamaenerion angustifolium, Taraxacum officinale. Позже, степень развития растительных группировок несколько дифференцируется в пространстве. Остаются участки с доминированием видов-рудералов, но появляются и участки с доминированием травянистых злаков: Agrostis capillaris, Festuca pratensis, Eletrigia repens, Deschampsia cespitosa, Calamagrostis lapponica, C. purpurea. Наиболее продвинутые этапы сукцес-сий выражены уже после 15 лет самозарастания и представлены Pinus sylvestris и Betula pubescens. Единично отмечен и подрост других пород: Picea obovata, Populus tremula. Из кустарников наиболее характерны ивы: Salixhastata, S. cinerea, S.pentan-dra, S. phylicifolia и
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.