Регенерационное почвообразование в посттехногенных экосистемах карьерно-отвальных комплексов Северо-Запада России

• Автор: Абакумов, Евгений Васильевич
• Шифр специальности: 03.00.27
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 342 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

ГЛАВА 1. Современные научные представления в области регенерации

почв в посттехногенных экосистемах карьерноотвальных

комплексов

1.1. Техногенез и технопедогенез как глобальные биосферные явления

1.2. Почвы и время. Модели развития

1.3. Основные закономерности регенерации почв при самовосстановлении биоценозов и рекультивации земель

1.4. Абиогенные процессы в техногенных ландшафтах. Техноэкзогенез

как фактор эволюции регенерационных экосистем

1.5. Механизмы регенерационного почвообразования в ландшафтах карьерноотвальных комплексов
1.6. Оценка потенциала регенерационных экосистем как компонента депонирования атмосферного углерода
1.7. Классификация и систематика отвальных фунтов и молодых почв карьерноотвальных комплексов
1.8. Заключение
Глава 2. Объекты и методы исследования
2.1. Общие сведения о карьерноотвальных комплексах региона
2.2. Объекты для изучения регенерации почвеннорастительного
покрова при рекультивации земель
2.2.1 Рекультивируемые карбонатные вскрышные породы
участок Фосфорит
2.2.2. Рекультивация земель на территории песчаных карьеров
2.2.2.1. Участок Шапки
.2.2. Участок Силикатный завод
2.2.3. Рекультивация глинистых отвалов, участок УстьеБрынкино . Объекты для изучения регенерации почв, восстанавливающихся
в ходе самовосстановительных сукцессий растительности
2.3.1. Карбонатные субстраты
2.3.1.1. Участок Елизаветино
2.3.1.2 Участок Угловка
2.3.1.3. У часток Путилово
2.3.1.4. Участок Пудость
2.3.1.5. Участок Копорье
2.3.2. Песчаные отвалы. Участок Малукса
2.3.3. Отвалы отсевов дробления гранитогнейсов. У часток Кузнечное
2.3.4. Аэротехногенное загрязнение природных ландшафтов и проблема утилизации отсевов дробления в районе добычи гранитогнейсов
г. Каменногорск
2.3.5. Отвалы, сложенные озерными и моренными суглинками.
Участки Кирпичный завод и Рябою
2.3.6. Карьеры по добыче кембрийских глин. У часток Никольское
2.4. Оценка пригодности отвальных фунтов для почвовосстановления
2.5. Методы исследования
Глава 3. Почвы рекультивированных земель
3.1.Общая характеристика восстановления растительности
и развития почвенного профиля во времени
3.1.1. Восстановление почвеннорастительного покрова на отвалах карбонатных суглинистых пород участка Фосфорит
3.1.2. Восстановление почвеннорастительного покрова при рекультивации песчаных фунтов на участках Шапки и Силикатный завод
3.1.3. Восстановление почвеннорастительного покрова на потенциально сульфатнокислых суглинках участка УстьеБрынкино
3.1.4. Заключение
3.2 Характеристика гумусовоаккумулятивного процесса
3.2.1. Темпы и специфика гумусонакопления в различных литологобиогеоценотических условиях рекультивированных земель
3.2.2. Формирование фракционного и фуппового состава гумуса реплантоземов
3.2.3. Устойчивость органического вещества реплантоземов
к химическому окислению
3.2.4. Гумусное состояние реплантоземов
3.2.5. Корреляционный анализ основных параметров органического
вещества реплантоземов
4. Регенерация почв при естественном восстановлении экосистем на заброшенных карьерноотвальных комплексах
4.1. Общая характеристика восстановления растительности и развития почвенного профиля во времени
4.1.1. Почвовосстановление и самозарастание на карбонатных субстратах
4.1.1.1. Участок Елизаветино
4.1.1.2. Участок Угловка
4.1.1.3. Участок Путилово
4.1.1.4. Участок Пудость
4.1.1.5. Участок Копорье
4.1.1 .б.Микроморфологические признаки регенерационного почвообразования на карбонатных породах
4.1.1.7. Общие закономерности формирования молодых рендзин
4.1.2. Восстановление почвеннорастительного покрова на глинистых и суглинистых субстратах
4.1.2.1. Почвы на кембрийских глинах
4.1.2.2. Почвы на суглинистых отвалах карьеров по добьгче четвертичных кирпичных глин.
4.1.2.3 .Микроморфологические особенности почвообразования на суглинистых и глинистых породах
4.1.3. Почвообразование на песчаных породах
4.1.3.1. Участок Кузнечное
4.1.3.2. Участок Малукса
4.1.3.3. Микроморфологические особенности почвообразвоания на песчаных породах
4.1.3.4. Заключение
. Особенности гумусовоаккумулятивного процесса в молодых почвах на различных литогенных основах
4.2.1 Темпы и общие закономерностигумусонаколпения
4.2.1.1. Карбонатные субстраты
4.2.1.2. Глинистые субстраты
4.2.1.3 Песчаные субстраты
4.2.2 Фракционногрупповой состав гумуса почв
4.2.2.1 Фракционногрупповой состав органического вещества рендзин
4.2.2.2 Фракционногрупповой состав органического вещества
дерноволшогенных почв на кембрийских глинах
4.2.2.3 Фраю дюнногрупповой состав гумуса почв на суглинистых отвалах карьеров по добыче четвертичных кирпичных глин
. Фракционногрупповой состав органического вещества торфянолитогенных и слабооподзоленных почв на отвалах отсевов дробления гранитогнейсов
4.2.2.5. Фракционногрупповой состав органического вещества эмбриоподзолов на песках участка Малукса
4.2.3. Устойчивость гумуса к окислению
4.2.4. Гумусное состояние почв
.5. Корреляционный анализ параметров органического
вещества почв
4.2.6. Условия водноминерального питания растений как основной фактор регенерационного почвообразования
Глава 5. Общие закономерности формирования почв в связи с развитием биогенноаккумулятивных процессов
5.1. Характеристика состава и свойств гуминовых веществ молодых поч
5.2. Степень окисленностивосстановленности гумуса и роль этого показателя в оценке гумусного состояния почв
5.3. Периодизация регенерационного почвообразования и характеристика основных ЭПП
5.4. Сравнительная характеристика регенерационного потенциала экосистем при рекультивации и самовосстановлении экосистем
5.5. Некоторые закономерности динамики фитоценозов
Глава 6. Экологические последствия, масштабы техногенных воздействий и обоснование практических рекомендаций по реабилитации поспгехногенных ландшафтов открытых горных разработок на СевероЗападе России
6.1. Масштабы техногенногеологической деятельности
и ее вклад в формирование современного рельефа региона
6.2. Реабилитация постгехногенных пространств и физические свойства отвальных грунтов
6.3. Альтернативные возможности реабилитации техногенных территорий
6.4. Оценка эмиссии и депонирования углекислоты компонентами постгехногенных ландшафтов карьеров
6.5. Практические рекомендации по реабилитации постгехногенных ландшафтов открытых горных разработок на СевероЗападе России Выводы
Литература


Э. Эвальд удачно изобразил почвообразование в виде графической модели развития почв во времени, где биологическая аккумуляция веществ самый первый процесс педогенеза во временном масштабе. За ним следуют вымывание веществ, илообразование и прочие Эвальд, . Близка по сути к указанной системе и схема классификации начальных процессов почвообразования, предложенная В. Процессы, непосредственно связанные с трансформацией и преобразованием органического вещества в короткий временной отрезок. Характеризующие их показатели должны изменяться наиболее быстро. Процессы этой группы составляют генетическую и экологическую сущность почвообразования. Процессы, слабо контролирующиеся преобразованиями органического вещества Характеризующие их показатели изменяются медленнее. В качестве примера обычно приводят изменение емкости ПИК, лессиваж и др. Процессы, очень слабо связанные с преобразованием и накоплением органического вещества Эти процессы имеют длительные характерные времена К ним относятся процессы изменения минералогического и валового химического состава почв. Биотические факторы в формировании молодых почв в первые годы после рекультивации носят аккумулятивный накопление углерода, азота и других элементов питания и трансформационный характер структурообразование, выветривание, турбационные процессы, чем и обусловлена высокая скорость почвообразования Петров др. Федорец и др. Андроханов и др. Рейнтам, . Постехногенный ландшафт в первые годы развития представляет собой своеобразный биологический вакуум Трофимов и др. Федорец и др, , Андроханов и др, . При этом сукцессии растительных сообществ и микроорганизмов на экспонированных отвалах являются катастрофическими Трофимов и др. По классификации А. П.Шенникова цит. Разумовский, их стоит относить сингенетическим сменам, для которых характерно формирование фигоценоза на исходном субстрате. При этом, с известной степенью условности сукцессии растительности на отвалах карьеров можно относить и к экогенетическим сменам т. Разумовский, . При этом литогенный фактор влияет на видовое разнообразие молодых фитоценозов. Указанные явления были подробно исследованы О. И. Суминой с сотрудниками Сумина, , Копцева и др, . Например, низкое видовое разнообразие характерно для перевеваемых песков, большее для щебнистых фунтов. В первую очередь на техногенном субстрате поселяются микроорганизмы, в функции которых входит разложение компонентов почвообразующей породы и высвобождение зольных элементов, необходимых для существования высшей растительности вовлечение углерода и азота в живое вещество поставка органических веществ для гумусообразования и метаболизма почвы создание агрегатной структуры Лукина ,, Клевенская и др. Федорец и др. Андроханов и др. Показано, что слизи бактерий способствуют формированию водопрочной структуры в молодых почвах Андроханов и др. Этот процесс активизируется в субстратах с нейтральной реакцией , . Особая роль фибов в преобразовании органического вещества молодых почв была доказана ИЛ. Клевенской . Грибы обладают большим набором ферментов, активизирующих ряд биохимических превращений, а также характеризуются развитым мицелием, периферическая часть которого отвечает за разложение органических остатков Клевенская, . Данные об изменении состава фауны в процессе развития экосистем единичны. Так, Л. Хан Нал, установил, что количество почвенных нематод увеличивается в основном в первые два года жизни регенерирующейся почвы. По данным Л. С. Шугалей через 5 лет после высадки сосны в горизонтах подстилки произошло резкое увеличение активности дождевых червей и микроатропод. Если проведение рекультивационных работ по какимлибо причинЖМГ включает биологический этап или он проводится через несколько лет после горнотехнической рекультивации, а также при самозарастании отвалов, техногенный субстрат заселяется в первую очередь рудеральносегетальными растениями, занесенными с соседних территорий Клевенская и др. Андроханов и др. Функция сорных растений заключается в сохранении элементов питания от вымывания Керженцев, и в покровительстве прорастающим злакам и другим растениям Афанасьев, .