Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Окислительно-восстановительные процессы в почвах техногенных ландшафтов

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Окислительно-восстановительные процессы в почвах техногенных ландшафтов"

На правах рукописи

Соколов Денис Александрович

0034Уииои

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ПОЧВАХ ТЕХНОГЕННЫХ ЛАНДШАФТОВ

03.00.27 - почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

1 4 мдй

Новосибирск - 2009

003470060

Работа выполнена в лаборатории рекультивации почв Института почвоведен и агрохимии СО РАН

Научный руководитель: доктор биологических наук,

профессор

Курачев Владимир Михайлович

Официальные оппоненты: доктор биологических наук,

старший научный сотрудник Танасиенко Анатолий Алексеевич

кандидат биологических наук, доцент Овсянникова Светлана Васильевна

Ведущая организация: Новосибирский государственный

аграрный университет

Защита состоится 11 июня 2009 г. в 13 часов на заседании диссертацион ного совета Д 003.013.01 при Институте почвоведения и агрохимии СО РАН п адресу 630099, г. Новосибирск, ул. Советская, д. 18, ИЛА СО РАН. Тел/фак 8(383) 222-76-52

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Института почвов дения и агрохимии СО РАН. Автореферат размещен на официальном сайте Ж " СО РАН: http://soilsib.nsc.ra

Автореферат разослан «_ .» ¿У <?ч 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук

Якименко В. Н

Актуальность исследований. Ежегодно в Кузбассе на поверхность выносится до 3 миллиардов тонн твердых отходов [Захаров, 2006]. Большую часть этих отходов составляют вскрышные и вмещающие породы, извлекаемые при добыче угля. Если принять во внимание, что 2-3 % этой массы представляют собой органическое вещество (углистые частицы), то объем выносимых на поверхность восстановленных веществ в Кузбассе составит как минимум 60 миллионов тонн в год. На поверхности, попадая в окислительные условия, эти вещества начинают окисляться. Процесс окисления сопровождается образованием новых соединений, способных накапливаться или мигрировать, и, тем самым, осложнять экологическую обстановку в естественных ландшафтах. Площадь территории, подверженной влиянию техногенных ландшафтов, составляет не менее 200 тыс. га [Водолеев и др., 2007]. Значительная часть таких территорий охватывает речные долины гумидной горно-таежной зоны; здесь сосредоточенно до 2/3 объема добычи угля в Кузбассе [Сорокин, 2006].

Для предотвращения экологических последствий, инициированных добычей угля и формированием техногенных ландшафтов, необходимо оценить масштабы процессов окисления и восстановления, найти способы нейтрализации негативных последствий.

Известно, что окислительно-восстановительные системы почв способны к закреплению и детоксикации продуктов окисления. Например, в процессе гу-мусообразования фенольные вещества способны объединяться в полимеры, сходные по свойствам с гумусовыми кислотами [Bollag, 1983; Cheng et al., 1986]. Поскольку окислительные процессы в техногенных ландшафтах протекают одновременно с почвообразованием и, по сути, являются их специфической составной частью, то крайне важной становится необходимость исследования этих явлений одновременно.

Цель исследований - выявить и оценить особенности процессов преобразования окислительно-восстановительных систем при эволюции эмбриоземов в техногенных ландшафтах Кузбасса.

Задачи исследований:

1. Определить групповой состав окислительно-восстановительных систем в различных типах эмбриоземов.

2. Установить зависимость между групповым составом окислительно-восстановительных систем и этапами эволюции эмбриоземов.

3. Выявить условия, определяющие активность и направленность формирования педогенных окислительно-восстановительных систем в почвах техногенных ландшафтов.

Научная новизна. Впервые изучено окислительно-восстановительное состояние различных типов почв (эмбриоземов) техногенных ландшафтов. Определена природа и направленность протекающих в эмбриоземах окислительно-восстановительных процессов. Показана их гетерогенность. Выделены 4 типа преобразований (хемогенные, биогенные, литогенные, педогенные) и их переходные варианты. Выявлена специфика внутрипрофильной дифференциации группового состава окислительно-восстановительных систем в различных Tit

пах эмбриоземов. Показана связь между этапами эволюции почв и особенностями окислительно-восстановительных процессов.

Защищаемые положения:

1. Формирование педогенных окислительно-восстановительных систем при почвообразовании протекает поэтапно, сингенетично стадиям эволюции эмбриоземов.

2. Сущность трансформации компонентов исходной литогенной окислительно-восстановительной системы в конечную педогенную заключается в постепенной смене окислительно-восстановительных процессов одной природы другой.

Научная и практическая значимость работы состоит в том, что применение в экологических целях разработанных в данной работе методов, позволяет оценить окислительно-восстановительные процессы в техногенных ландшафтах как важнейшие параметры, определяющие их почвенно-экологическое состояние, более полно прогнозировать динамику этого состояния в зависимости от разрабатываемой технологии рекультивации.

Апробация работы. Изложенные в работе, материалы представлялись и докладывались на V съезде Докучаевского общества почвоведов (Ростов-на-Дону, 2008), Докучаевских молодежных чтениях (Санкт-Петербург, 2009), международных научно-практических конференциях: «Экология южной Сибири и сопредельных территорий» (Абакан, 2006), «Мировые инновационные технологии восстановления нарушенных и загрязненных земель техногенных регионов» (Кемерово, 2008), научной сессии, посвященной 40-летию ИПА СО РАН (Новосибирск, 2008),

Публикация результатов. Результаты исследований по теме диссертационной работы изложены в 4 печатных работах, из них 2 статьи в рецензируемых журналах, входящих в «Перечень...» ВАК.

Личный вклад автора. Автором разработаны методы определения фракционного состава окислительных и восстановительных веществ почв, предложена типизация окислительно-восстановительных процессов по их происхождению, выполнены все полевые и экспериментальные исследования, проведен анализ материалов и публикация полученных данных.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 122 страницах машинописного текста, содержит 16 таблиц и 35 рисунков (из них 10 таблиц и 12 рисунков в приложениях). Библиографический список включает 107 отечественных и 1Г зарубежных источников.

Благодарности. Автор считает своим долгом выразить благодарность за многочисленные консультации и поддержку, оказанную при выполнении и написании работы, научному руководителю, заведующему лабораторией рекультивации почв ИПА СО РАН доктору биологических наук, профессору В.М. Ку-рачеву, всем сотрудникам лаборатории рекультивации почв за помощь и содействие при выполнении работы. Кроме того, автор признателен за помощь в организации и проведении полевых работ заместителю директора ИПА СО РАН доктору биологических наук В.А. Андроханову.

Глава 1. Состояние изученности вопроса и постановка проблемы

К вопросу о характеристике окислительно-восстановительных процессов в почвах в нашей стране обратились в начале XX века [Ремезов, 1931; Кононова, 1932]. Первые публикации, посвященные окислительно-восстановительным превращениям, появились в начале 30-х годов и связаны с именами таких ученых как М.М. Кононова, Н.П. Ремезов и И.П. Сердобольский. В этих работах, основанных на определении окислительно-восстановительного потенциала, впервые были описаны окислительно-восстановительный режим, состояние и их связь с другими характеристиками почв, такими как влажность, реакция почвенного раствора и содержание органического вещества.

Позднее, уже в 50-х годах XX века, по мере развития учения о окислительно-восстановительных процессах в почвах, начинают формироваться целые школы, специализирующиеся в этой области знаний. Это московская школа И.С. Кауричева, новосибирская И.И. Гантимурова и дальневосточная, возглавляемая Б.А. Неуныловым. Помимо изучения условий развития окислительно-восста-новительных процессов в различных почвах, у каждой из этих школ стояли свои определенные задачи исследований. Так, для московской школы приоритетом в исследованиях являлось изучение общих для всех типов почв закономерностей развития окислительно-восстановительных процессов с целью регулирования окислительно-восстановительного режима пахотных угодий. В работах новосибирской школы исследователей акцент делался на изучение окислительно-восстановительных условий в почвах осушаемых болот. Исследования, проводимые дальневосточной группой ученых, были направлены на изучение особенностей окислительно-восстановительных процессов, протекающих в затопляемых почвах рисовых полей.

Обширные материалы исследований, полученные благодаря работе этих групп ученых, позволили значительно расширить представления о роли окислительно-восстановительных процессов в почвообразовании. Были детально изучены особенности окислительно-восстановительных режимов, процессов и состояния различных типов почв, а также роль этих явлений в трансформации химических компонентов почвы.

Однако, несмотря на значительный интерес, проявленный в 50-60-е годы к окислительно-восстановительному состоянию почв, эти работы характеризовали только динамические свойства окислительно-восстановительных систем, выражающиеся через окислительно-восстановительный потенциал. Кроме того, методические сложности, возникающие при измерении окислительно-восстановительного потенциала, не позволяли достаточно точно оценить структуру окислительно-восстановительных систем.

Для решения этих, а также многих других проблем в конце 70-80-х годов предпринимаются весьма успешные попытки разработки методов, позволяющих оценить состав и свойства окислительно-восстановительных систем (ОВС) в целом. Благодаря работам В.И. Савича, И.С. Кауричева, К. Драман и Н.М. Костенкова были детально исследованы такие характеристики как окислительная и восстановительная емкости, а также фракционный состав окислительно-

восстановительных систем. Разработанные в эти годы подходы и методы оценки окислительно-восстановительных систем сделали возможным и характеристику свойств каменистых почв (эмбриоземов) техногенных ландшафтов, окислительно-восстановительные системы пород которых представляют собою неустойчивый хаотичный набор в разной степени окисленных и восстановленных продуктов. Формирование из такого набора компонентов устойчивой окислительно-восстановительной системы осуществляется в ходе почвообразования. Исследование особенностей данного формирования по этой причине является важной почвешю-генетической и экологической проблемой.

Глава 2. Объекты, методы и принципы исследований

Объектом исследований является техногенный ландшафт, представленный отвалами Ольжерасского угольного разреза, расположенного в горно-таежной зоне Кузбасса. Непосредственным объектом исследований выступают формирующиеся в эмбриоземах окислительно-восстановительные системы. Поэтому главной методической задачей являлось определение содержания и фракционного состава компонентов окислительно-восстановительных систем. Для установления природы компонентов, составляющих окислительно-восстановительные системы, отбирались не только образцы почв техногенных ланд шафтов, но и естественных почв, характеризующихся равновесными педоген-ными окислительно-восстановительными системами, а также образцы угля вскрышной породы, отличающиеся преобладанием литогенных продуктов.

Принимая во внимание специфику окислительно-восстановительных систем объектов исследований, для выполнения работы использовались сравнительно-генетический, сравнительно-эволюционный и сравнительно-аналити ческий принципы.

Методическую основу исследований обеспечил подход В.И. Савича с соав торами [1984]. Кроме того, для изучения окислительно-восстановительных сис тем эмбриоземов нами были разработаны методы, позволяющие с достаточно" достоверностью определить фракционный состав восстановленной [Соколов, заявка на приоритет..., 2008] и окисленной составляющей этих систем. Все ос тальные химические, физические и другие анализы были выполнены общепри нятыми методами, описанными в руководствах по анализу почв [Агрохимиче ские... 1965; Аринушкина, 1970; Вадюнина, Корчагина, 1973].

Глава 3. Природные условия формирования и развития окислительно-восстановительных систем

Согласно выводам И.И. Гантимурова [1969], окислительно-восстано вительные процессы в почвах в значительной степени обусловлены твердой фа зой почв, а также некоторыми растворенными соединениями и поглощенньп почвой газами. Эти выводы, а также многочисленные литературные данные п характеристике окислительно-восстановительных условий, в зависимости о режимов увлажнения, показывают, что направленность окислительно

восстанови-тельных процессов почв в значительной степени формируется под влиянием абиотических факторов. Однако, при характеристике окислительно-восста-новительного состояния почв техногенных ландшафтов необходимо учитывать не только особенности слагающих их пород и рельефа, но и специфику развития растительных сообществ [Кауричев, Орлов, 1982]. В свою очередь, факторами, лимитирующими скорость развития растительных сообществ, и, соответственно почвообразовательных процессов, являются характерные для климата Сибири ограничения по количеству и соотношению тепла и влаги [Ан-дроханов, 2005]. Поэтому, необходимо оценить влияние и таких факторов как рельеф территории и климат.

Анализ литературных данных, а также проведенные нами исследования показали, что в результате совокупного действия специфических условий почвообразования на объектах исследований сформированы четыре типа эмбрио-земов: инициальный, органно-аккумулятивный, дерновый и гумусово-аккуму-лятивный [Курачев, Андроханов, 2002]. Каждой стадии почвообразования син-генетичен определенный тип окислительно-восстановительных процессов и определенная направленность трансформации окислительно-восстановительных систем. Так, инициальные эмбриоземы отличаются неблагоприятными для развития биологических процессов абиотическими факторами. Поэтому здесь практически не выражены биогенные или педогенные процессы. Преобладающими процессами трансформации компонентов окислительно-восстановительных систем в этом эмбриоземе являются хемогенные. Сочетание условий почвообразования, свойственных органо-аккумулятивным эмбриоземам, обеспечивает протекание активных биологических процессов. Это выражается в накоплении в верхней части профиля почв восстановленных веществ биогенной природы, формирующих горизонт травянистой подстилки. Условия, в которых формируются дерновые эмбриоземы, обеспечивают развитие педогенных окислительно-восстановительных процессов. Это происходит при воздействии на субстрат живых организмов, а также продуктов их жизнедеятельности. Для поздней стадии эволюции почв, представленной гумусово-аккумулятивными эмбриоземами, характерно развитие педогенно-аккумулятивных окислительно-восстановительных процессов, действие которых сопровождается образованием горизонта аккумуляции восстановленных веществ педогенной природы или гумуса.

Глава 4. Характеристика свойств почв, определяющих окислительно-восстановительное состояние

Известно, что окислительно-восстановительные свойства такой системы как почва определяются интенсивностью и направленностью протекающих в ней процессов. Эти процессы по степени их влияния на окислительно-восстановительное состояние можно подразделить на две большие группы: прямые и косвенные. К первой группе относятся собственно окислительно-восстановительные процессы. Ко второй - все остальные элементарные почвенные процессы, так или иначе оказывающие влияние на первые. Роль элемен-

тарных почвенных процессов сводится к формированию определенных условий, посредством которых осуществляется влияние этих процессов на окисли тельно-восстановительное состояние. Главные из них - это:

- наличие свободного кислорода;

- содержание влаги;

- наличие сырья для окислительно-восстановительных реакций;

- формирование соответствующих химических условий Для протекания ре акций.

Таким образом, для более детальной характеристики окислительно восстановительных процессов, протекающих в эмбриоземах, необходимо учи тывать те их свойства, которые могут определяться вышеперечисленными ус ловиями.

В результате исследований было установлено, что в почвах техногенны ландшафтов за обеспечение необходимого количества кислорода, как окисли теля, и влаги, как среды для протекания реакций, отвечают гидрофизически свойства, во многом определяемые в эмбриоземах содержанием тонкодисперс ных фракций в почвообразующем субстрате. Было установлено, что содержа ние тонкодисперсных фракций в эмбриоземах не превышает 10%, что созда> благоприятные условия для окислительных процессов в мелкоземе. Однако ка менистые фракции, содержание которых в среднем по эмбриоземам составляв -70%, характеризуются наличием очень тонких капилляров. Благодаря этому на сыщение капиллярной сети может происходить за счет гигроскопическо влажности, значения которой в эмбриоземах сопоставимы с показателями ка пиллярной влагоемкости (0,5-1,1 и 0,6-2,5%, соответственно). Поэтому даже самые засушливые годы внутри каменистых фракций сохраняются восстанови тельные условия, что, в свою очередь, препятствует развитию педогенны окислительно-восстановительных систем. Известный ксероморфизм техноген ного ландшафта, обусловленный высоким содержанием каменистых фракций приводит к преобладанию хемогенных окислительно-восстановительнь процессов и подавляет развитие педогенных.

Наличие сырья для окислительно-восстановительных реакций во много обеспечивается за счет содержания органического вещества, соединения кото poro способны разлагаться под действием окислительных процессов, а продук ты их распада, образующиеся в результате процессов восстановления, активн используются для построения новых веществ. Было установлено, что при фор мировании педогенных окислительно-восстановительных систем в эмбриозе мах происходит уменьшение количества органических веществ литогенног происхождения и накопление соединений педогенной и биогенной природы.

К важным факторам, влияющим на скорость окислительно-восстано вительных процессов в почве, относятся также и химические условия, которы можно выразить через величину рН. Исследования показали, что величина Eh обусловленная изменением рН, в эмбриоземах составляет в среднем от - 211 в инициальных до 63 мВ - в гумусово-аккумулятивных эмбриоземах, в то врем как в зональных почвах эта величина равна 124 мВ. Поэтому был сделан вывод что вследствие недостаточной развитости окислительно-восстано-вительнь

систем в эмбриоземах влияние кислотно-щелочных реакций на окислительно-восстановительные процессы менее выражено, чем в естественных почвах.

Глава 5. Специфика распределения в почвах фракций восстановленных

(окисляемых) веществ

Окислительно-восстановительные системы почв техногенных ландшафтов в своем развитии имеют ряд особенностей, отличающих их от окислительно-восстановительных систем естественных почв. Эти особенности определяются специфичностью накопления и распределения восстановленных продуктов. Так как компоненты окислительно-восстановительных систем эмбриоземов гетеро-генны, то особенности их накопления и распределения заключаются в соотношениях веществ литогенного, хемогенного, биогенного и педогенного происхождения. Соотношения этих веществ меняются на различных стадиях почвообразования и различных глубинах почвенных профилей [Соколов, 2008].

Для определения содержания восстановленных веществ различной природы наиболее информативным представляется исследование их фракционного состава, основанное на неодинаковой устойчивости к окислению веществ различной природы. При этом, наиболее оптимальным является выделение трех фракций восстановленных веществ - трудно-, средне- и легкоокисляемых. Кроме того, чтобы иметь возможность рассматривать внутрипрофильное распределение восстановленных соединений в целом, определяется и валовое количество этих веществ, являющееся суммой вышеперечисленных фракций.

5.1. Валовое количество восстановленных веществ

Валовым количеством восстановленных соединений принято называть все вещества в почве, способные к окислению или, другими словами, к отдаче электронов в определенных условиях [Кауричев, Орлов, 1982; Костенков, 1987]. В почве, как сложной окислительно-восстановительной системе, восстановленные вещества могут представлять собой соединения железа (Ре2+), марганца азота (Ы3+, №, И3"), или серы (Б2"). Однако, наиболее распространенными восстановленными соединениями в почве являются органические вещества. Природа и характер распределения восстановленных веществ определяют интенсивность и направленность окислительно-восстановительных процессов в почве.

Исследования показали, что содержание восстановленных соединений в объектах исследований изменяется следующим образом: с 2526 мг-экв/100г субстрата - в инициальном эмбриоземе снижается до 1462 и 1342 мг-экв/100г субстрата, соответственно в органо-аккумулятивном и дерновом эмбриоземах, и увеличивается до 1906 мг-экв/100г субстрата - в гумусово-аккумулятивном (табл. 1). Эта закономерность говорит о генетической связи формирования окислительно-восстановительной системы и эволюции почв в техногенном ландшафте.

Таблица 1. Содержание и распределение фракций восстановленных (окисляемых) ве

Объект исследований Глубина, см Содержание фракций восстановленных продуктов, мг-экв/100г субстрата Доля вало!

валовое кол-во трудно- | средне- | легко- трудно-

окисляемые соединения окисля

Вскрышная порода - 416 184 201 30 44,3

Уголь (каменистых фракций) из почвенного разреза 17051 8844 7572 635 51,9

свежедобытый - 36820 21867 13146 1807 59,4

Дерново-глубокоподзолистая почва 0-3 (Ад) 1725 210 719 796 12,2

3-15 (А,А2) 1285 65 620 600 5,1

15-57 (А2) 285 16 88 181 5,6

57-118 (В,) 264 17 82 165 6,4

Инициальный эмбриозем 0-10 2526 250 1763 513 9,9

20-30 2557 527 1367 663 20,6

40-50 1745 213 1087 445 12,2

Органо-аккумулятивный эмбриозем 0-10 1462 238 886 338 16,3

20-30 1112 133 729 251 11,9

40-50 1239 175 726 337 14,1

Дерновый эмбриозем 0-10 1342 160 844 338 11,9

20-30 1108 113 739 256 10,2

40-50 1117 68 768 280 6,1

Гумусово-аккумулятивный эмбриозем 0-10 1906 425 996 486 22,3

20-30 1537 165 934 438 10,8

40-50 1503 81 958 464 5,4

5.2. Фракция трудноокисляемых восстановленных соединений

Фракцией трудноокисляемых восстановленных соединений условно называют часть восстановленных веществ, являющихся наиболее устойчивой к окислению. В таких сложных окислительно-восстановительных системах, какими являются почвы, к этой фракции относятся вещества различного происхождения. Основным свойством этих веществ, из-за которых их относят к трудноокисляемым соединениям, является высокая степень их восстановленно-сти [Органическая..., 1958].

Анализ полученных материалов показал, что фракция трудноокисляемьрс восстановленных соединений в эмбриоземах представлена веществами преимущественно литогенной природы. Это подтверждается тем, что содержание этой фракции в образцах угля и вскрышной породы превышает содержание других фракций, и составляет 44-59 % от валового количества. В дерново-глубокоподзолистых почвах максимальное количество трудноокисляемых веществ приурочено к дерновому горизонту, где оно составляет 12%. Следовательно, трудноокисляемые восстановленные вещества в почвах могут иметь не только литогенное, но и биогенное происхождение. При анализе распределения трудноокисляемых веществ в эмбриоземах было отмечено, что в верхней части профиля содержание этой фракции снижается с 250 мг-экв/100г субстрата - в инициальном, до 238 и 160 мг-экв/ЮОг - в органо-аккумулятивном и дерновом эмбриоземах, и увеличивается в гумусово-аккумулятивном до 425 мг-экв/ЮОг субстрата (см. табл. 1). Таким образом, следует констатировать, что в результате почвообразования, при формировании окислительно-восстановительной системы эмбриоземов, трудноокисляемые вещества литогенной природы замещаются веществами биогенного происхождения.

5.3. Фракция среднеокисляемых восстановленных соединений.

К фракции среднеокисляемых восстановленных соединений мы относим те восстановленные вещества, которые не способны к окислению в сильнокислых растворах окислителей при кратковременном нагревании (150 °С), но окисляются при нагревании более 5 минут [Соколов, заявка на приоритет..., 2008]. Проведенные исследования по определению содержания среднеокисляемых восстановленных веществ показали, что эта фракция в эмбриоземах имеет в большей степени хемогенную или педогенную природу, и в меньшей степени -литогенную или биогенную. Наиболее активно образование среднеокисляемых веществ происходит в результате хемогенных окислительно-восстановительных процессов в эмбриоземах, и педогенных процессов - в зональных почвах. Благодаря этому, доля фракции среднеокисляемых восстановленных соединений оказывается значительной как в формирующихся окислительно-восстановительных системах эмбриоземов, где доля этой фракции составляет 60-70 %, так и в подобных системах зональных почв, где доля среднеокисляемых восстановленных веществ колеблется в пределах от 30 до 48 % (см. табл. 1). Кроме того, в изучаемых дерново-глубокоподзолистых почвах содержание среднеокисляемых восстановленных веществ соответствует гумусовым соединениям, представленным суммой фракций гуминовых кислот и гумина. Поэто-

му среднеокисляемые соединения в почвах техногенных ландшафтов можно отнести к потенциальногумусовым или предгумусовым веществам (111 В).

5.4. Фракция легкоокисляемых восстановленных соединений

Фракцией легкоокисляемых восстановленных соединений принято называть наименее устойчивые к окислению вещества [Кауричев, Орлов, 1982; Соколов, 2008]. Этими веществами могут являться как гумусовые вещества, имеющие педогенное происхождение, так и другие соединения хемогенного или биогенного происхождения. В меньшей степени фракция легкоокисляемых восстановленных веществ имеет литогенную природу. Это подтверждается тем, что в дерново-глубокоподзолистой почве доля этой фракции в окислительно-восстановительных системах в верхних горизонтах Ад и AjA2 составляет 46%, ниже, в горизонтах Аг и В] - 63%. Для сравнения, в образцах угля, где преобладают литогенные восстановленные вещества, процентное содержание фракции легкоокисляемых восстановленных соединений не превышает 5%, а во вскрышной породе 7% (см. табл. 1).

Таким образом, в формирующихся окислительно-восстановительных системах эмбриоземов фракция легкоокисляемых соединений имеет наибольшую сложность состава по сравнению с другими фракциями восстановленных веществ. Общим для всех легкоокисляемых соединений, является то, что эти вещества представляют собой наименее восстановленные продукты, как правило, органической части почвы, что и обусловливает их относительно высокую способность к окислению.

Результаты проведенных исследований показали, что отличительной особенностью легкоокисляемых восстановленных соединений, является способность их к миграции. При этом характер их дифференциации в почвенном профиле отражает активность элювиально-иллювиальных и почвообразовательных процессов (см. табл. 1).

Глава 6. Специфика распределения в почвах фракций окисленных (восстанавливаемых) веществ

Принимая во внимание то, что развитие окислительно-восстановительных процессов в почвах сопровождается восстановлением или окислением каких-либо веществ, следует помнить, что превращение одних сопровождается изменением других. Причем эти превращения по своей направленности противоположны.

Окисленными соединениями в широком понимании считают все вещества в почве, некогда подвергшиеся процессу окисления. Этими веществами могут являться как органические вещества, частично окисленные, так и простые соединения, такие как вода и углекислый газ. Однако далеко не все окисленные соединения входят в состав окислительно-восстановительных систем. Большинство из них после окисления улетучивается из этих систем, и в дальнейшем участия в окислительно-восстановительных процессах не принимает. Вещества, которые после окисления способны вновь восстанавливаться, принято называть

восстанавливаемыми [Савич и др., 1984; Костенков, 1990]. Способность таких веществ восстанавливаться может быть обусловлена строением составляющих их молекул или свойствами, входящих в эти молекулы элементов. По природе они могут быть неорганическими, например, вещества, в которых восстанавливаются атомы элементов с переменными валентностями (железо, марганец) или органическими, где восстанавливаются молекулы в целом (гумусовые вещества).

Дифференциация таких веществ в профилях почв является результатом действия различных окислительно-восстановительных процессов. Поэтому, накопление и распределение восстанавливаемых веществ различной природы в исследуемых почвах отражает преобладание того или иного типа окислительно-восстановительных процессов.

6.1. Валовое количество восстанавливаемых веществ

Валовое количество восстанавливаемых веществ или валовое содержание окисленных соединений соответствует тому количеству окисленных соединений, которые способны восстанавливаться при потенциале менее ] вольта [Савич и др., 1984]. Другими словами, вещества, способные к восстановлению не биологическим, а химическим путем, могут восстанавливаться не только в восстановительных, но и окислительных условиях, получая электроны от других, в это время окисляющихся соединений. Биологическое или биогенное восстановление веществ осуществляется посредством синтеза органических соединений, и возможно только в живой клетке. Химическое восстановление протекает только при наличии элементов с переменной валентностью. В исследуемых образцах этими элементами являются преимущественно железо и марганец. Используемый метод определения фракционного состава восстанавливаемых веществ в почвах техногенных ландшафтов не предполагает воспроизведение условий для биогенного восстановления. Поэтому считается, что определяемые окисленные вещества представлены Соединениями железа и-марганця.

Полученные в ходе анализов данные позволяют утверждать, что дифференциация восстанавливаемых веществ в эволюционном ряду эмбриоземов не имеет ярко выраженной тенденции. Однако распределение восстанавливаемых веществ характеризуется увеличением содержания вниз по профилю. В среднем содержание окисленных соединений при переходе от глубины 0-10 см к 40-50 см в эволюционном ряду эмбриоземов увеличивается в 1,5 раза (табл. 2). Поэтому отмечается, что окисленная составляющая окислительно-восстановительных систем эмбриоземов функционирует аналогично системам зональных почв.

6.2. Фракция трудновосстанавливаемых соединений

К фракции трудновосстанавливаемых окисленных соединений мы относим наиболее устойчивые, но все же восстанавливаемые химическим путем вещества. Определение количества трудновосстанавливаемых соединений осуществляется при более высоких значениях потенциалов и/или менее сильными, чем при определении валового количества, восстановителями.

Таблица 2. Содержание и распределение фракций окисленных (восстанавливаемых) в

Объект исследований Глубина, см Содержание фракций окисленных продуктов, мг-экв/100г субстрата Доля фрак к

валовое кол-во трудно- средне- легко- трудно-

восстанавливаемые соединения восстанавл

Вскрышная порода - 1,50 0,10 1,08 0,32 6,7

Уголь (каменистых фракций) из почвенного разреза _ ] 1,88 0,88 0,55 0,45 46,8

свежедобытый - 0,50 0,02 0,38 0,10 4,0

Дерново-глубокоподзолистая почва 0-3 (Ад) 11,48 3,43 3,15 4,90 29,9

3-15 (А,А2) 13,12 4,28 2,95 5,89 32,6

15-57 (А2) 20,36 8,21 5,84 6,31 40,3

57-118 (В,) 27,67 12,03 7,82 7,82 43,5

Инициальный эмбриозем 0-10 1,86 0,86 0,72 0,28 46,4

20-30 1,74 0,74 0,59 0,42 42,1

40-50 2,83 0,96 1,34 0,53 33,9

Органо-аккумулятивный эмбриозем 0-10 2,14 1,03 0,65 0,47 48,0

20-30 3,45 1,64 1,33 0,48 47,5

40-50 4,56 2,31 1,39 0,87 50,6

Дерновый эмбриозем 0-10 1,81 0,69 0,68 0,44 38,1

20-30 1,87 1,09 0,59 0,19 58,1

40-50 3,28 2,09 0,75 0,44 63,6

Гумусово-аккумулятивный эмбриозем 0-10 2,77 1,28 0,89 0,61 46,1

20-30 2,13 1,03 0,59 0,50 48,6

40-50 2,10 0,86 0,63 0,61 41,0

При определении трудновосстанавливаемых веществ установлено, что фракция трудновосстанавливаемых соединений в эмбриоземах имеет преимущественно хемогенное происхождение. Это подтверждается тем, что в дерново-глубокоподзолистых почвах наибольшее содержание трудновосстанавливаемых веществ характерно горизонту В] (44%), то есть там, где протекают хемо-генные окислительно-восстановительные процессы, приводящие к формированию железисто-марганцевых новообразований [Ковалев и др, 1977; Шоба, 1978]. Кроме того, доля этой фракции от валового количества восстанавливаемых веществ преобладает и в образцах взятого из почвенного разреза угля (47%), то есть там, где возможно протекание только хемогенных окислительно-восстановительных процессов (см. табл. 2).

Распределение фракции трудновосстанавливаемых веществ вниз по профилю соответствует таковому распределению в зональных почвах, и отражает активность хемогенных окислительно-восстановительных процессов.

63. Фракция средневосстанавливаемых соединений

Фракцию средневосстанавливаемых окисленных соединений составляют те вещества, которые не способны к восстановлению при кислой реакции почвенного раствора (рН = 5), но восстанавливаются в сильнокислых условиях.

Проведенные исследования по определению содержания средневосстанавливаемых веществ позволяют судить о том, что эта фракция в исследуемых почвах техногенных ландшафтов имеет преимущественно литогенную природу. Это подтверждается тем, что в окислительно-восстановительных системах вскрышной породы и свежедобытого угля содержание средневосстанавливаемых веществ максимально - 72 и 76 %, - по сравнению с другими, а в развитых окислительно-восстановительных системах естественных почв их содержание оказывается минимальным и составляет в среднем 26 % (см. табл. 2). Кроме того, убыль фракции средневосстанавливаемых веществ в эволюционном ряду эмбриоземов, как и убыль в них литогенных веществ, сингенетична стадиям почвообразования.

6.4. Фракция легковосстанавлнваемых соединений

К фракции легковосстанавлнваемых веществ, относят ту часть окисленных соединений, которая является наиболее податливой к восстановлению. Природа этих веществ в эмбриоземах наиболее сложна, по сравнению с другими фракциями восстанавливаемых соединений. Поэтому, в отличие от трудно- и средневосстанавливаемых веществ, их нельзя отнести к какому-либо определенному типу генезиса.

В рассматриваемых нами образцах угля и вскрышной породы этой фракции содержание в окислительно-восстановительной системе составляет 20-24%. При этом наибольшее содержание легковосстанавлнваемых соединений отмечается в образце почвенного угля, а наименьшее - в образце свежедобытого угля. В дерново-глубокоподзолистой почве содержание фракции легковосстанав-

ливаемых веществ при переходе от горизонта Ад к горизонту А1А2, увеличивается, с 43 до 45 %, и книзу профиля снижается,до 28% (см. табл. 2). Подобной дифференциацией вниз по профилю распределение легковосстанавливаемых соединений напоминает содержание гумусовых веществ. Поэтому можно предположить, что фракция легковосстанавливаемых веществ в естественных почвах имеет педогенное происхождение, то есть, представлена в основном 1уму-совыми соединениями. Однако, это не объясняет относительно высокое содержание легковосстанавливаемых соединений в образцах угля, вскрышной породы и исследуемых типах эмбриоземов. Поскольку восстановление органических веществ, в том числе и гумуса, возможно только при участии биогенных процессов, а метод определения легковосстанавливающихся соединений не предполагает выделения компонентов только биогенного происхождения, то предполагается, что значительное содержание легковосстанавливаемых веществ в образцах угля, вскрышной породы и в дерново-глубокоподзолистой почве объясняется их двойной, то есть педолитогенной природой. Другими словами - восстановление литогенной составляющей этой фракции осуществляется при помощи органических веществ педогенного происхождения. Если же в образцах естественных почв восстановление веществ осуществляется при помощи гумусовых соединений, то в образцах угля оно возможно при помощи хемогенных веществ, схожих по своим функциям с педогенными. Малое содержание легковосстанавливаемых веществ во вскрышной породе свидетельствует о том, что восстановление здесь происходит также при помощи гумусовых веществ литогенной природы.

Таким образом, проведенные исследования количественного содержания компонентов окислительно-восстановительных систем в профилях эволюционного ряда эмбриоземов вскрыли особенности дифференциации компонентов окислительно-восстановительных систем в эмбриоземах в связи с их эволюцией и свойствами почвообразующего субстрата.

Выводы

1. В формирующихся почвах техногенных ландшафтов каждой стадии почвообразования сингенетичны определенные сочетания окислительно-восстановительных процессов и направленность процессов трансформации окислительно-восстановительных систем. В инициальных эмбриоземах преобладают хемогенные окислительно-восстановительные процессы, в органо-аккуму-лятивных эмбриоземах - ярко выражены биогенные, в дерновых и гумусово-аккумулятивных эмбриоземах - педогенные.

2. Формирование эмбриоземов сопровождается накоплением в профилях почв педогенных и биогенных компонентов окислительно-восстановительных систем и убылью веществ литогейной природы. Темпы и характер накопления этих веществ и их фракций сингенетичны стадиям почвообразования.

3. Ксероморфизм почв техногенных ландшафтов приводит к преобладанию окислительно-восстановительных процессов хемогенной природы и подавляет развитие педогенных процессов.

4. В ходе эволюции эмбриоземов, по мере трансформации литогенных компонентов и формирования педогенных окислительно-восстановительных систем, образуются вещества, способные мигрировать в ландшафтах. Характер дифференциации этих веществ в почвенном профиле отражает активность элювиально-иллювиальных и почвообразовательных процессов.

5. Интенсивность процессов образования педогенных окислительно-восстановительных систем в эмбриоземах определяется эдафическими условиями, создаваемыми в техногенную стадию формирования ландшафта.

6. Фракционный состав формирующихся окислительно-восстановительных систем почв техногенных ландшафтов имеет сложную гетерогенную природу. Он включает компоненты литогенного, биогенного, хемогенного и педогенного происхождения.

7. Фракция трудноокисляемых восстановленных веществ имеет преимущественно литогенное происхождение. Фракция среднеокисляемых восстановленных соединений в основном представлена хемогенными и педогенными продуктами. Легкоокисляемые восстановленные вещества имеют наиболее сложную природу, и состоят из хемогенных, педогенных и биогенных веществ.

8. Фракция трудновосстанавливаемых веществ имеет преимущественно хемогенную природу. Средневосстанавливаемые соединения в основном представлены литогенными веществами. Фракция легковосстанавливаемых веществ - это педолитогенные соединения.

9. В эмбриоземах техногенных ландшафтов соединениями, наиболее склонными к восстановлению, являются новообразованные вещества, связанные с органической частью почвы. Менее склонными к восстановлению остаются литогенные. Наиболее трудновосстанавливаемыми соединениями являются химически окисленные или хемогенные вещества.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Соколов Д.А. Специфика накопления и. распределения фракций восстановленных продуктов в эмбриоземах Кузбасса. // Вестник Томского государственного университета. - 2008. - № 315. - С. 214-218. (0,4 п.л.)

2. Соколов Д.А. Дифференциация восстановленных продуктов в эмбриоземах Кузбасса. // Сибирский экологический журнал. - 2008. - №6. - С. 921-926. (0,4 п. л.)

3. Соколов Д.А. Специфика накопления и распределения восстановленных продуктов в почвах техногенных ландшафтов // Сохраним почвы России: Материалы V съезда Всеросс. общ-ва почвоведов им. В.В. Докучаева Ростов-на-Дону: Ростиздат, 2008. - С.454 (0,1 пл.)

4. Соколов Д.А. Органическое вещество почв техногенных ландшафтов Кузбасса // Почвы и продовольственная безопасность России: Материалы До-кучаевских молодежных чтений. Санкт-Петербург: Изд-во СПбГУ, 2009. - С. 156-157(0,1 п.л.)

Заказ № 1358935 Бумага офсетная 80 г/м2

Подписано в печать 27.04.09

тираж 100 экз. Усл. печ. л. 1

Отпечатано в типографии ООО "Компания Юзерс",

630049 г.Новосибирск, Красный проспект, 157/1, тел.: (383)228-59-95

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Соколов, Денис Александрович

Введение.

Глава I. Состояние изученности вопроса и постановка проблемы.

Глава II. Объекты, методы и принципы исследований.

2.1. Объекты исследований.

2.2. Принципы и методы исследований.

2.3. Окислительно-восстановительные системы почв техногенных ландшафтов как объект исследований.

Глава III. Природные условия формирования и развития окислительно-восстановительных систем.

3.1. Влияние рельефа.

3.2. Влияние климатических условий.

3.3. Влияние растительности.

Глава IV. Характеристика свойств почв, определяющих окислительновосстановительное состояние.

4.1. Гидрофизические свойства.

4.2. Органическое вещество.

4.3. Кислотность почвенного раствора.

Глава V. Специфика распределения в почвах фракций восстановленных (окисляемых) веществ.

5.1. Валовое количество восстановленных веществ.

5.2. Фракция трудноокисляемых соединений.

5.3. Фракция среднеокисляемых соединений.

5.4. Фракция легкоокисляемых соединений.

Глава VI. Специфика распределения в почвах фракций окисленных восстанавливаемых) веществ.

6.1. Валовое количество окисленных веществ.

6.2. Фракция трудновосстанавливаемых соединений.

6.3. Фракция средневосстанавливаемых соединений.

6.4. Фракция легковосстанавливаемых соединений.

Выводы.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Окислительно-восстановительные процессы в почвах техногенных ландшафтов"

Ежегодно в Кузбассе на поверхность выносится до 3 миллиардов тонн твердых отходов [Захаров, 2006]. Большую часть этих отходов составляют вскрышные и вмещающие породы, извлекаемые при добыче угля. Если принять во внимание, что 2-3 % этой массы представляют собой органическое вещество (углистые частицы), то объем выносимых на поверхность восстановленных веществ в Кузбассе составит как минимум 60 миллионов тонн в год. На поверхности, попадая в окислительные условия, эти вещества начинают окисляться. Процесс окисления сопровождается образованием новых соединений, способных накапливаться или мигрировать, и, тем самым, осложнять экологическую обстановку в естественных ландшафтах. Площадь территории, подверженной влиянию техногенных ландшафтов, составляет не менее 200 тыс. га [Водолеев, Андроханов, Клековкин, 2007]. Значительная часть таких территорий охватывает речные долины гумидной горно-таежной зоны; здесь сосредоточено до 2/3 объема добычи угля в Кузбассе [Сорокин, 2006].

Для предотвращения экологических последствий, инициированных добычей угля и формированием техногенных ландшафтов, необходимо оценить масштабы процессов окисления и восстановления, найти способы нейтрализации негативных последствий.

Известно, что окислительно-восстановительные системы почв способны к закреплению и детоксикации продуктов окисления. Например, в процессе гумусообразования фенольные вещества способны объединяться в полимеры, сходные по свойствам с гумусовыми кислотами [Bollag, 1983; Cheng, Harper, Lehmann, 1986]. Поскольку окислительные процессы в техногенных ландшафтах протекают одновременно с почвообразованием и, по сути, являются их специфической составной частью, то крайне важной становится необходимость исследования этих явлений одновременно.

Цель исследований. Выявить и оценить особенности процессов преобразования окислительно-восстановительных систем при эволюции эмбриоземов в техногенных ландшафтах Кузбасса.

Задачи исследований:

1. Определить групповой состав окислительно-восстановительных систем в различных типах эмбриоземов.

2. Установить зависимость между групповым составом окислительно-восстановительных систем и этапами эволюции эмбриоземов.

3. Выявить условия, определяющие активность и направленность формирования педогенных окислительно-восстановительных систем в почвах техногенных ландшафтах.

Научная новизна. Впервые изучено окислительно-восстановительное состояние различных типов почв (эмбриоземов) техногенных ландшафтов. Определена природа и направленность протекающих в эмбриоземах окислительно-восстановительных процессов. Показана их гетерогенность. Выделены 4 типа преобразований (хемогенные, биогенные, литогенные, педогенные) и их переходные варианты. Выявлена специфика внутрипрофильной дифференциации группового состава окислительно-восстановительных систем в различных типах эмбриоземов. Показана связь между этапами эволюции почв и особенностями окислительно-восстановительных процессов.

Защищаемые положения:

1. Формирование педогенных окислительно-восстановительных систем при почвообразовании протекает поэтапно, сингенетично стадиям эволюции эмбриоземов.

2. Сущность трансформации компонентов исходной литогенной окислительно-восстановительной системы в конечную педогенную заключается в постепенной смене окислительно-восстановительных процессов одной природы другой.

Научная и практическая значимость работы состоит в том, что применение в экологических целях разработанных в данной работе методов, позволяет оценить окислительно-восстановительное процессы в техногенных ландшафтах как важнейшие параметры, определяющие их почвенно-экологическое состояние, более полно прогнозировать динамику этого состояния в зависимости от разрабатываемой технологии рекультивации.

Апробация работы. Изложенные в работе материалы докладывались на заседаниях совета молодых ученых ИЛА СО РАН (Новосибирск 2006, 2008); научной сессии посвященной 40-летию ИПА СО РАН (Новосибирск, 2008), Международной конференции «Экология южной Сибири и сопредельных территорий» (Абакан, 2006), Международной научно-практической конференции «Мировые инновационные технологии восстановления нарушенных и загрязненных земель техногенных регионов» (Кемерово, 2008).

Личный вклад автора. Автором выполнены все полевые и экспериментальные исследования, проанализированы полученные материалы, а также разработаны методы определения фракционного состава окислительных и восстановительных веществ почв. Кроме того, автором предложена типизация окислительно-восстановительных процессов по происхождению.

Благодарности. Автор считает своим долгом выразить благодарность за многочисленные консультации и поддержку, оказанную при выполнении и написании работы, научному руководителю, заведующему лабораторией рекультивации почв ИПА СО РАН доктору биологических наук, профессору В.М. Курачеву, всем сотрудникам лаборатории рекультивации почв за помощь и содействие при выполнении работы. Кроме того, автор признателен за помощь в организации и проведении полевых работ заместителю директора ИПА СО РАН доктору биологических наук В.А. Андроханову.

Заключение Диссертация по теме "Почвоведение", Соколов, Денис Александрович

ВЫВОДЫ

1. В формирующихся почвах техногенных ландшафтов каждой стадии почвообразования сингенетичны определенные сочетания окислительно-восстановительных процессов и направленность процессов трансформации окислительно-восстановительных систем. В инициальных эмбриоземах преобладают хемогенные окислительно-восстановительные процессы, в органо-аккуму-лятивных эмбриоземах - ярко выражены биогенные, в дерновых и гумусово-аккумулятивных эмбриоземах — педогенные.

2. Формирование эмбриоземов сопровождается накоплением в профилях почв педогенных и биогенных компонентов окислительно-восстановительных систем и убылью веществ литогенной природы. Темпы и характер накопления этих веществ и их фракций сингенетичны стадиям почвообразования.

3. Ксероморфизм почв техногенных ландшафтов приводит к преобладанию окислительно-восстановительных процессов хемогенной природы и подавляет развитие педогенных процессов.

4. В ходе эволюции эмбриоземов, по мере трансформации литогенных компонентов и формирования педогенных окислительно-восстановительных систем, образуются вещества, способные мигрировать в ландшафтах. Характер дифференциации этих веществ в почвенном профиле отражает активность элювиально-иллювиальных и почвообразовательных процессов.

5. Интенсивность процессов образования педогенных окислительно-восстановительных систем в эмбриоземах определяется эдафическими условиями, создаваемыми в техногенную стадию формирования ландшафта.

6. Фракционный состав формирующихся окислительно-восстановительных систем почв техногенных ландшафтов имеет сложную гетерогенную природу. Он включает компоненты литогенного, биогенного, хемогенного и педогенного происхождения.

7. Фракция трудноокисляемых восстановленных веществ имеет преимущественно литогенное происхождение. Фракция среднеокисляемых восстановленных соединений в основном представлена хемогенными и педогенными продуктами. Легкоокисляемые восстановленные вещества имеют наиболее сложную природу, и состоят из хемогенных, педогенных и биогенных веществ.

8. Фракция трудновосстанавливаемых веществ имеет преимущественно хемогенную природу. Средневосстанавливаемые соединения в основном представлены литогенными веществами. Фракция легковосстанавливаемых веществ - это педолитогенные соединения.

9. В эмбриоземах техногенных ландшафтов соединениями, наиболее склонными к восстановлению, являются новообразованные вещества, связанные с органической частью почвы. Менее склонными к восстановлению остаются литогенные. Наиболее трудновосстанавливаемыми соединениями являются химически окисленные или хемогенные вещества.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Соколов, Денис Александрович, Новосибирск

1. Агроклиматические ресурсы Кемеровской области. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. — 142 с.

2. Агрохимические методы исследования почв. М.: Наука, 1975. - 436 с.

3. Андроханов В. А. Почвенно-экологическое состояние техногенных ландшафтов: динамика и оценка: Автореф. дис. . докт. биол. наук. — Новосибирск, 2005. 34 с.

4. Андроханов В.А., Куляпина Е.Д., Курачев В.М. Почвы техногенных ландшафтов: генезис и эволюция. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2004. — 151 с.

5. Андроханов В.А., Овсянникова С.В., Курачев В.М. Техноземы: свойства, режимы, функционирование. Новосибирск: Наука. Сиб. издат. фирма РАН, 2000. - 200 с.

6. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. — М: Изд-во МГУ, 1970.-487 с.

7. Баранник Л.П., Щербатенко В.И. Гидротермические условия отвально-карьерных ландшафтов и их влияние на приживаемость и рост культур // Агроклиматология Сибири. Новосибирск: 1977. - С. 91-99.

8. Бобков В.П. Определение недоокисленных веществ в почве методом окисления КМп04 и 12. // Почвоведение. 1975. - № 7. - С.134-140.

9. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв и грунтов. М.: Высш. шк., 1973. - 399 с.

10. Волобуев В.В. Экология почв (очерки). Баку: Изд-во АН АзССР, 1963. - 260 с.

11. Водолеев А.С., Андроханов В.А., Клековкин С.Ю. Почвоулучшители: рекультивационный аспект. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 2007. — 200 с.к

12. Гаджиев И.М., Курачев В.М., Андроханов В.А. Стратегия и перспективы решения проблем рекультивации нарушенных земель. Новосибирск: ЦЭРИС, 2001.-37 с.

13. Гантимуров И.И. Определение окислительно-восстановительного состояния почв полей орошения и полей фильтрации. // Водоснабжение и сантехника. 1938. - № 11. - С. 784-792.

14. Гантимуров И.И. Главнейшие свойства почв Московских полей фильтрации. Характеристика коллоидного комплекса почв и подвижность фосфатов. // Почвоведение. 1939. - № 9. - С. 105-120.

15. Гантимуров И.И., Осин Д.Д. Влияние обработки почвы под лесные культуры на ее растительные свойства. // Тр. ВНИИЛХ. 1941. - т. 24. - С. 89-101.

16. Гантимуров И.И. Сезонные изменения химического состава воды рек Иртыша и Оми по данным исследований за 1944-1948 гг. // Тр. Омского мединститута. Вып. 18. - 1949. - С. 378-392.

17. Гантимуров И.И. Окислительно-восстановительный потенциал в торфяных почвах на осушенном болоте в зоне Карапузского канала. // Тезисный доклад на VIII науч. конф. НСХИ. 1955. - С. 56-59.

18. Гантимуров И.И. Окислительно-восстановительный потенциал торфянисто- и торфяно-болотных почв центральной Барабы. // Бюл. УОМС. -1958.-№4.-С. 41-57.

19. Гантимуров И.И. Гидрохимическая характеристика стока Карапузской системы осушения. // Тр. НСХИ 1968. - т. 28,- С. 3-75.

20. Гантимуров И.И. Исследования по вопросам общего и прикладного почвоведения. — Новосибирск: Зап.-Сиб. кн. изд-во, 1969. 304 с.

21. Гантимуров И.И., Сиухина М.С. Новые данные по окислительно-восстановительному потенциалу. // Тез. докл. IV съезда почвоведов СССР. — 1969. С. 265-268.

22. Генезис, эволюция и география почв Западной Сибири. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1988. - С. 166-179.

23. Глебова О.И. Биогеографическая диагностика эмбриоземов Кузбасса: Автореф. дис. . канд. биол. наук. Новосибирск, 2005. - 18 с.

24. Глебова О.И. Анализ флористического состава эмбриоземов различных типов. // Биологическая наука и образование в педагогических вузах: Матер. IV Всерос. конф. Новосибирск: 2005. - Вып. 4. - С. 50-53.

25. Гумусообразование в техногенных экосистемах. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1986. - 165 с.

26. Даниэльс Ф. Альберти Р. Физическая химия. М.: Изд-во Высшая Школа, 1967.-784 с.

27. Дергачева М.И. Система гумусовых веществ: Автореф. дис. . докт. биол. наук. Новосибирск: 1987. - 34 с.

28. Дергачева М.И. Система гумусовых веществ. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1989. - 112 с.

29. Доспехов Б.А. Методика опытного дела. М.: Колос, 1967. - 385 с

30. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Колос, 1979. - 416 с.

31. Драгунов С.С. Органо-минеральные удобрения и химическая характеристика гуминовых кислот // Гуминовые удобрения. Теория и практика их применения. Харьков: 1957. - Ч. 1. - С. 11.

32. Драман К. Окислительно-восстановительное состояние чернозема, дерново-подзолистой и ферралитовой почв: Автореф. дис. . канд. биол. наук. М.: 1979.- 18 с.

33. Драман К. Окислительно-восстановительная буферная емкость чернозема, дерново-подзолистой и ферраллитной почвы // Доклады ТСХА. — М.: 1978 -№243. -С. 74-78

34. Драман К., Савич В.И., Колыманова JI.A. Оценка и регулирование окислительно-восстановительного потенциала почв // Доклады ТСХА. М.: 1978. -№238. -С. 38-42.

35. Етеревская JI.B. Повышение плодородия рекультивируемых лессовых пород открытых разработок бурого угля в северной степи Украины // Проблемы рекультивации земель в СССР. Новосибирск: 1974. - С. 103-111.

36. Зайдельман Ф.Р. Подзоло- и глееобразование. М.: Наука, 1974. - 208 с.

37. Захаров А.П. Подбор новых фитомелиоративных культур для посева на породных отвалах открытой добычи угля в условиях Кузбасса // Рекультивация нарушенных земель в Сибири. 2006. - Вып. 2. - С. 22-28.

38. Заявка на приоритет изобретения № 2008100555/15(000603).

39. Кауричев И.С., Непомилуев В.Ф., Поддубный Н.Н. К характеристике О-В процессов в солонцах и солодях. // Почвоведение. 1959. - № 9. - С. 9-15.

40. Кауричев И.С., Андрацкая Е.П., Окислительно-восстановительные процессы в типичных черноземах и оподзоленных почвах западин лесостепи. // Известия ТСХА. 1964. - № 3. - С. 126-140.

41. Кауричев И.С. Особенности генезиса почв временного избыточного увлажнения: Автореф. дис. . докто. биол. наук. М.: 1965. - 34 с.

42. Кауричев И.С., Ноздрунова Е.М. Сравнительная характеристика окислительно-восстановительных процессов в темно-каштановых почвах и глеесолодях. // Известия ТСХА. 1966. -№ 3. - С. 98-107.

43. Кауричев И.С., Ларешин В.Г. О-В режим солонцового комплекса под культурой затопляемого риса в Сарапинской низменности. // Известия ТСХА. -1969.-№6.-С. 91-16.

44. Кауричев И.С., Тарарина Л.Ф. Об окислительно-восстановительных условиях внутри и вне агрегатов серой лесной почвы // Почвоведение. — 1972. -№ 10.-С. 39-42.

45. Кауричев И.С. Характеристика ОВ процессов в мерзлотнотаежных полуболотных почвах. // Почвоведение. 1973. — № 7. - С. 19-28.

46. Кауричев И.С., Тарарина Л.Ф., Бирюкова В.А. Влияние органического материала на ОВ процессы в почве при ее капиллярном насыщении. // Почвоведение. 1975. - № 8. - С. 32-39.

47. Кауричев И.С., Тарарина Л.Ф., Бирюкова В.А. Влияние органического материала на развитие редокс-процессов в почвах в стерильных условиях при анаэробиозисе. // Известия ТСХА. 1977. - № 3. - С. 109-114.

48. Кауричев И.С. Типы окислительно-восстановительного режима почв. // Почвоведение. 1979. - № 3 - С. 35-45.

49. Кауричев И.С., Орлов Д.С. Окислительно-восстановительные процессы и их роль в генезисе и плодородии почв. М.: Колос, - 1982. - 247 с.

50. Качинский Н.А. Механический и микроагрегатный состав почвы, методы его изучения. М.: Изд-во АН СССР, 1958. - 192 с.

51. Кленов Б.М. Устойчивость гумуса автоморфных почв Западной Сибири. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000. - 176 с.

52. Кобцева М.А. Распределение гумуса и NPK по гранулометрическим фракциям почв // Материалы V съезда Всеросс. об-ва почвоведов. Ростов-на-Дону: Росиздат, 2008. - С. 24

53. Ковалев Р.В., Гаджиев И.М., Хмелев В.А., Курачев В.М., Волковинцер В.И. Некоторые аспекты классификации почв Западной Сибири // Исследование почв Сибири. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние., 1977. — С. 5-18.

54. Коммисаров И.Д., Логинов Л.Ф. Рентгеноструктурная характеристика гуминовых препаратов, получаемых из окисленного угля и торфа щелочной экстракцией // Гуминовые препараты. Науч. тр. Тюменского СХИ. -1971. Т. 14.-С. 91-98.

55. Кононова М.М. OB потенциал как метод характеристики почвенных условий при различных способах орошения. // Почвоведение. 1932. — № 3. — С. 365-376.

56. Кононова М.М. Органическое вещество почвы. М.: Изд-во АН СССР, 1963.-314 с.

57. Кононова М.М. Проблемы почвенного гумуса и современные задачи его изучения.-М.: 1951.-390 с.

58. Костенков Н.М. Окислительно-восстановительные режимы в почвах периодического переувлажнения. М.: Наука, 1987. - 192 с.

59. Костенков Н.М. Окислительно-восстановительные режимы в почвах периодического переувлажнения: Автореф. дис. . докт. биол. наук. -Новосибирск: 1990 32 с.

60. Крупенников И.А. Черноземы Молдавии. Кишинев: Картя Молдовенскэ, 1967. - 427 с.

61. Курачев В.М. Структура, состав и свойства минеральной основы почвенного поглощающего комплекса: Автореф. дис. . докт. биол. наук. -Новосибирск: 1987. 34 с.

62. Курачев В.М. Минеральная основа почвенного поглощающего комплекса. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1991 -230 с.

63. Курачев В.М., Кандрашин Е.Р., Рагим-заде Ф.К. Сингенетичность растительности и почв техногенных ландшафтов: экологические аспекты, классификация // Сибирский экологический журнал. 1994. - № 3 — С. 208213.

64. Кусов А.В. Гранулометрическая диагностика внутрипочвенного выветривания обломочного материала в техногенных ландшафтах. // Сибирский экологический журнал. 2007. - № 5. - С. 837-842.

65. Ленинджер А. Биохимия. Молекулярные основы структуры и функций клетки. М.: Мир, 1976. - 960 с.

66. Махонина Г.И. Экологические аспекты почвообразования в техногенных экосистемах Урала. Екатеринбург: Изд-во Уральского ун-та, 2003. - 356 с.

67. Махонина Г.И., Чибрик Т.С. К характеристике начальных этапов почвообразования при естественном зарастании отвалов Веселовского буро-угольного месторождения // Растения и промышленная среда. Свердловск: Изд-во УрГУ, 1978. - С. 72-83.

68. Неунылов Б.А. Окислительно-восстановительные процессы в почвах рисовых полей и методы управления ими с целью повышения урожайностью // Сборник научных работ с.-х. опытно-исслед. учреждений Приморского края. Владивосток: 1948.-Вып. 1. -С. 65-112.

69. Неунылов Б.А. Окислительно-восстановительные процессы в почвах рисовых полей Дальнего Востока и значение их для питания риса // Доклады сов. почвоведов в США к VI Междунар. конгр. — М.: Наука. 1960. - С. 208214.

70. Неунылов Б.А. Повышение плодородия почв рисовых полей Дальнего Востока. Владивосток: Примиздат,1961. — 239 с.

71. Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв. М.: Изд-во МГУ, 1974. - 333 с.

72. Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. — М.: Изд-во МГУ, 1990. 325 с.

73. Пономарева В.В., Плотникова Т.А. Гумус и почвообразование (методы и результаты изучения). — Л.: Наука, 1980. 222 с.

74. Почвоведение. М.: Колос, 1976. - 496 с.

75. Путохин Н.И. Органическая химия. -М.: Гос. изд-во. с.-х. лит-ры, 1958. -384 с.

76. Рагим-Заде Ф.К. Техногенные элювии вскрышных пород угольных месторождений Сибири, оценка их пригодности для восстановления почвенного покрова: Автореф. дис. . канд. биол. наук. Новосибирск: 1977. -22 с.

77. Рагим-заде Ф.К., Трофимов С.С., Щербатенко В.И., Баранник Л.П. Гипергенез и эволюция техногенного рельефа Кузбасса. // Восстановление техногенных ландшафтов Сибири (теория и технология). Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1977. - С. 14-26.

78. Реймерс Н.Ф. Природопользование. М.: Мысль, 1990. - С. 275.

79. Ремезов Н.П. Физико-химические методы исследований почв. — М.: Сельхозгиз, 1931. 176 с.

80. Савич В.И. Улько Н.Г., Яковлева Н.Н., Драман К. Определение Окислительно-восстановительной емкости почв методом потенциостатической кулонометрии на электродах из почвенно-угольной пасты // Почвоведение. 1979. - № 11. - С. 162-164.

81. Савич В.И., Кауричев И.С., Латфулина Г.Г. Окислительно-восстановительные свойства почв // Почвоведение. 1980. - № 4. — С. 73-82.

82. Савич В.И., Кауричев И.С., Драман К. Применение регуляторов окислительно-восстановительного состояния почв // Известия ТСХА. 1980. Вып. З.-С. 75-82.

83. Савич В.И., Сидоренко О.Д., Трубицина Е.В., Улько Н.Г. Оценка окислительно-восстановительного состояния в системе почва-растение. // Методические указания для студентов факультета агрохимии и почвоведения в системе СНО.-М.: 1984 93 с.

84. Сердобольский И.П. Влияние влажности на окислительно-восстановительные процессы в подзолистых почвах // Почвоведение. 1940. - № 7. - С. 47-59.

85. Сердобольский И.П. Окислительно-восстановительные и щелочно-кислотные условия глееобразования: Работы по химии и агрохимии почв // Труды почв, ин-таим. В.В. Докучаева. 1950. - Т. 31- С. 73-81.

86. Сердобольский И.П. Синягина М.Г. Окислительно-восстановительные условия агрегатов черноземовидных почв // Почвоведение. 1953. — № 1. — С. 26-32.

87. Сердобольский И.П. Методы определения рН и окислительно-восстановительного потенциала при агрохимических исследованиях // Агрохимические методы исследования почв. М.: Наука, 1965. - С. 195-244.

88. Соколов Д.А. Почвенные причины деградации липняков Кузбасса // Мат. X конф. Экология южной Сибири и сопредельных территорий. — Абакан: 2006-С. 190

89. Соколов Д.А. Специфика накопления и распределения фракций восстановленных продуктов в эмбриоземах Кузбасса. // Вестник ТГУ. -2008а.-№315.-С. 214-218.

90. Соколов Д.А. Дифференциация восстановленных продуктов в эмбриоземах Кузбасса. // Сибирский экологический журнал. 20086. - №6. -С. 921-926.

91. Сорокин А.В. Требования к планировке отвалов горной породы угольных разрезов для создания оптимальных лесорастительных условий. // Рекультивация нарушенных земель в Сибири. 2006. - Вып.2 - С. 11-15.

92. Справочник по климату СССР. JL: Гидрометеоиздат, 1965. — Вып. 20, Ч. II.-396 с.

93. Таранов С.А., Клевенская И.А., Щербатенко В.И., Баранник Л.П., Юдина К.В. О первичном почвообразовании на естественно зарастающих отвалах Байдаевского угольного разреза // Проблемы рекультивации земель в СССР. Новосибирск: 1974. - С. 195-204.

94. Тейт III Р. Органическое вещество почвы. М.: Мир, 1991. - 400 с.

95. Трофимов С.С. Экология почв и почвенные ресурсы Кемеровской области. — Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1975. 300 с.

96. Трофимов С.С. Овчинников В.А. Антропогенный рельеф Кузбасса // Рекультивация в Сибири и на Урале. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1970.-С. 5-24.

97. Трофимов С.С., Таранов С. А. Особенности почвообразования в техногенных экосистемах // Почвоведение. — 1987. № 11. — С. 95-99.

98. Тюрин И.В. Органическое вещество почв и его роль в почвообразовании и плодородии. Учение о почвенном гумусе. М.: Сельхозгиз, 1937. — 287 с.

99. Уайт А., Хандлер Ф., Смит Э. Основы биохимии. М.: Мир, 1981. - 532 с.

100. Фаткулин Ф.А. Органическое вещество молодых почв техногенных экосистем Кузбасса: Автореф. дис. . канд. биол. наук. Новосибирск: 1988. -17 с.

101. Хмелев В.А. Особенности почв бассейна р. Иши. // Генезис почв Западной Сибири. Новосибирск: Наука. Сиб. Отд-ние, 1964. - С. 40-56.

102. Шоба В.Н. Миграция аккумуляция продуктов почвообразования в дерново-глубокоподзолистых поверхностно-оглееных почвах Салаира: Автореф. дис. . канд. биол. наук. Новосибирск: 1978. -20 с.

103. Bollag J.-M. Gross-coupling of humus constituents and xenobiotic substances. // Aquatic and Terrestrial Humic Materials. Ed. By R.F. Christman, E.T. Gjessing. -Michigan: 1983.-P. 127

104. Cheng H.H., Harper S.S., Lehmann R.G. Roles of phenolics in soil processes // Transact. 13th Congress of the Intern. Soc. of Soil Sci. Humburg: 1986. P. 263.

105. Felbeck G.T. Structural hypotheses of soil humic acids // Soil Science. -1971.-№ 1.-P. 42-47.

106. Flaig W. Generation of model chemical precursors // Humic Substances and their Role in the Environment. Chichester: 1988. - P. 75

107. Flaig W., Scharrer K., Judel G.K. Bestimmung des redoxpotentials von bodenprofilen // Z. Pflanzenernahr., Dungung, Bodenk. 1955. - № 68. - S. 203218.

108. Gillespi L. Reduction potential of bacterial cultures and of water-logged soils // Soil Science. 1920. - V. 9. - P. 94-98.

109. Haworth R.D. The chemical nature of humic acid // Soil Science. 1971. - № l.-P. 71-78.

110. Jacob H. Neuere untersuchungen zur frage des biochemischen inkohlungsprozesses // Compte Rendu 6. Congr. Strat. Geol. Carbon. 1970. - S. 1009-1022.

111. Jacob H. Redox potentials of brown coal, peat, and corresponding model materials // Geological Jb. 1996. - P. 3-25

112. Stevenson F.J. Humus Chemistry. -N.Y.: 1982a. 276 p.

113. Stevenson F.J. Humus Chemistry. Genesis, Composition, Reaction. N.Y.: 1982b.-443 p.