Развитие почвенно-растительного покрова на песчаных карьерах в северной тайге Западной Сибири

Коронатова, Наталья Геннадьевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Развитие почвенно-растительного покрова на песчаных карьерах в северной тайге Западной Сибири
ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Развитие почвенно-растительного покрова на песчаных карьерах в северной тайге Западной Сибири"

На правах рукописи

Коронатова Наталья Геннадьевна

РАЗВИТИЕ ПОЧВЕННО-РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА НА ПЕСЧАНЫХ КАРЬЕРАХ В СЕВЕРНОЙ ТАЙГЕ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

03.00.27 - почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Новосибирск - 2004

Работа выполнена в Институте почвоведения и агрохимии СО РАН

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор Титлянова Аргента Антониновна

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, старший научный сотрудник

Курачев Владимир Михайлович кандидат биологических наук, старший научный сотрудник

Ламанова Татьяна Григорьевна

Ведущая организация:

Уральский Государственный Университет им. А.М. Горького

Защита состоится 22- декабря 2004 г. в Мч. на заседании диссертационного совета Д 003.013.01 в Институте почвоведения и агрохимии СО РАН по адресу: 630099, Новосибирск, ул. Советская, 18.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института почвоведения и агрохимии СО РАН

Автореферат разослан "20 " ноября 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор биологических наук Артамонова B.C.

В конце 80-х годов XX в. было сформулировано, что одной из ключевых задач исследований в Сибири в области рекультивации земель, нарушенных промышленностью, является изучение организации, функционирования и эволюции техногенных ландшафтов и процессов формирования почв [Биологические ресурсы Сибири, 1988]. В связи с этим нами проводилось изучение развития растительного и почвенного покрова на карьерах в северной тайге, что представляет собой практический и теоретический интерес и является актуальной проблемой экологии и почвоведения.

Восстановлению экосистем в техногенных ландшафтах северной тайги Западной Сибири посвящено небольшое число работ. В основном, данные касаются состава и структуры растительности на зарастающих техногенных субстратах. Сведения о запасах растительного вещества, продукции, начальном почвообразовании при первичной сукцессии в литературе минимальны.

Цель исследований. Изучить направление первичной сукцессии, продуктивность растительных сукцессионных сообществ и некоторые черты инициального почвообразования на карьерах в северной тайге Западной Сибири.

Задачи исследований:

1. Изучить начальные стадии сукцессии растительности при зарастании карьеров разного возраста.

2. Определить продуктивность растительного компонента экосистем карьеров и ее изменение в течение сукцессии.

3. Установить факторы, влияющие на характер зарастания.

4. Выявить физико-химические параметры молодых почв карьеров.

5. Установить ведущие почвенные процессы и направление почвообразования на карьерах.

Научная новизна. Впервые для зарастающих карьеров северной тайги Западной Сибири определены запасы надземной и подземной фитомассы и чистая первичная продукция (надземная и подземная) травяных фитоценозов на различных стадиях сукцессии. Новым для подзоны северной тайги является определение запасов надземной фитомассы и корней в древостоях при лесном зарастании карьеров, а также определение годового прироста и надземной продукции деревьев. К научной новизне относится также оценка накопления органического углерода и элементов питания (К, Р, К) в молодых почвах карьеров. Высказана гипотеза о направлении почвообразовательных процессов при первичной сукцессии в северной тайге Западной

Спйипи

Личный вклад. Все растительные и почвенные образцы отбирались автором в течение трех полевых сезонов. В лабораторных условиях автором проводилась обработка всех растительных образцов, которая заключалась в разделении фитомассы на фракции в соответствии с видовой принадлежностью, возрастом и выполняемыми функциями. Автором определялась температура, влажность и полная влагоемкость почвы. Определение содержания органического углерода, элементов питания и гранулометрический состав почвенных образцов проводились в лаборатории географии и генезиса почв и лаборатории агрохимии ИПА СО РАН с предварительной подготовкой образцов для анализа автором. Полученные материалы анализировались и обобщались автором.

Теоретическая значимость. Выявлены особенности формирования фито-ценозов и начальных этапов почвообразования в карьерных выработках в северной тайге Западной Сибири. Описаны стадии сукцессии зарастания карьеров и показана роль антропогенного фактора в развитии сукцессии. Полученные результаты вносят вклад в теорию биологического круговорота. Показано, что ведущими почвенными процессами являются дерновый при травяном зарастании и альфегумусовый при зарастании сосной.

Практическая значимость. Травяное зарастание карьерных выработок идет достаточно активно, внесение торфа на поверхность карьеров не увеличивает скорость сукцессии на начальном этапе. Было показано, что на карьерах, использовавшихся под складирование бытовых отходов, развиваются высокопродуктивные мезофитные луга, где растения используют питательные элементы, находящиеся в мусоре. Поэтому для более интенсивного травяного зарастания можно в течение некоторого времени использовать карьеры под свалку нетоксичного бытового мусора, после чего засыпать слоем песка и оставлять для естественного зарастания. Восстановление растительности и почвообразование на карьерах с сосновым древостоем идет медленно и требует разработки комплекса мер по улучшению лесовозобновления.

Защищаемые положения.

Первые стадии сукцессии зависят от глубины залегания грунтовых вод. На начальных этапах сукцессии при близком залегании грунтовых вод развивается травянистая растительность, при глубоком - лесная.

Чистая первичная продукция на карьерах при травяном зарастании и при зарастании березой достигает зональных величин, при зарастании сосной - ниже зональных величин.

В зависимости от типа зарастания, ведущими почвенными процессами являются дерновый при травяном зарастании и альфегумусовый при зарастании сосной.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на Всероссийской конференции "Проблемы региональной экологии" [Томск, 2000 г.], IV Всероссийской конференции "Проблемы эволюции почв" [Пущино, 2001 г.], Международном полевом симпозиуме "Торфяники Западной Сибири: прошлое и настоящее" [Ноябрьск, 2001 г.], конференции молодых ученых " Экологические механизмы динамики и устойчивости биоты" [Екатеринбург, 2004], а также лабораторных семинарах в Институте почвоведения и агрохимии СО РАН.

Публикация результатов. По теме диссертации опубликовано 7 работ: четыре статьи, в том числе две - в рецензируемом журнале "Вестник Томского университета", а также трое тезисов докладов.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и приложений. Она изложена на 150 страницах машинописного текста, содержит 25 таблиц, 14 рисунков, 18 фотографий и приложения, включающие 7 таблиц. Библиографический список использованной литературы включает 176 источников, в том числе 7 на иностранных языках.

Автор считает своим долгом выразить глубокую благодарность руководителю этой работы д.б.н., проф. А.А. Титляновой и сердечную признательность сотрудникам лаборатории и коллегам по работе за ценные советы и замечания, которые помогли автору при подготовке диссертации.

Глава 1. Восстановление почвенно-растительного покрова в техногенных ландшафтах и особенности почвообразования в северной тайге (литературный обзор)

Развитие растительного сообщества на первично зарастающих субстратах осуществляется в ходе первичной сукцессии. Учение о сукцессии разрабатывалось Ю. Одумом [1975], Т. А. Работновым [1992] и др. В ходе сукцессии происходит смена стадий развития фитоценоза [Воронов, 1973]. Смена фитоценозов вдоль градиента влажности формирует катену, которая отражает различные стадии сукцессии [Мордкович и др., 1985]. Наряду с изменением видового состава растительности в ходе сукцессии изменяются компоненты растительного вещества и его структура [Титлянова, Тесаржова, 1991; Сукцессии..., 1993; Ми-ронычева-Токарева, 1998].

Изучение развития растительного покрова и почв в ходе первичной сукцессии началось в конце 60-х годов XX в. в техногенных ландшафтах степной, лесостепной и горно-таежной зон [Моторина, Ижевская, 1967; Баранник, 1974, 1977; Махонина, 1974, 1990, 2003; Щербатенко, Кандрашин, 1977; Етеревская, Угарова, 1979; Клевенская и др., 1985; Трофимов и др., 1986; Фаткулин, 1987; Рагим-заде и др., 1990; Сукцессии... , 1993; Курачев и др., 1994, 2002 и другие]. Исследователями было установлено, что в ходе сукцессии увеличиваются общее проективное покрытие растительности, замкнутость, видовое разнообразие фитоценоза, возрастают запасы растительного вещества и формируется ярус-ность. Растительный покров в техногенных ландшафтах мозаичен. Большое влияние на зарастание имеют рельеф, обеспеченность влагой и элементами питания. В процессе развития фитоценозов происходит последовательное обособление почвенных горизонтов. Дифференциация на генетические горизонты на первом этапе идет быстро, почвенный профиль характеризуется укороченно-стью. Гумусообразование и гумусонакопление являются ведущими почвообразовательными процессами. Содержание гумуса в молодых почвах техногенных ландшафтов увеличивается а) с возрастом почв; б) от элювиальной позиции ка-тены к аккумулятивной; в) от местного повышения к микропонижению; г) при усилении участия травянистой растительности; д) при движении от таежной зоны к степной. Общее направление почвообразования идет по зональному ти-

пу. Однако, специфические особенности почвообразующих пород и рельефа обусловливают образование почв, отличающихся от зональных. Скорость развития растительности и почвообразования при первичной сукцессии замедляется с течением времени и при движении с юга на север, а также зависит от экспозиции и крутизны склонов.

Изучение биологического круговорота в ходе первичной сукцессии в техногенных ландшафтах юга Западной Сибири проводилось А. А. Титляновой и др. [1991, 1996], Н.П. Миронычевой-Токаревой [1998]. Было показано, что продвижение к терминальной стадии экосистем различных позиций катены, а также различных компонентов растительного вещества происходит с разной скоростью.

Исследование техногенных ландшафтов севера началось позже [Шилова, 1977; Ливеровская, 1980; Москаленко и Шур, 1980; Сумина и Яцкевич, 1990; Миронова, 1994, 2000; Хитун и Ребристая, 1994, 1997; Магомедова и Морозова, 1997; Русанова, 1998]. Ведущими семействами при травяном зарастании нарушенных земель в северной тайге и лесотундре являются злаки и сложноцветные. Зарастание сопровождается поселением мхов и зависит от увлажнения, рельефа, окружающей растительности, площади обнажений, механического состава грунтов, их подвижности и др. Недостаток увлажнения неблагоприятен для восстановления растительности. Данные по запасам растительного вещества в техногенных ландшафтах севера Западной Сибири практически отсутствуют. Процессы инициального почвообразования также мало изучены, имеющиеся данные касаются, в основном, почвообразования в ходе вторичной сукцессии, когда часть почвенного покрова сохраняется. Литературные источники свидетельствуют, что происходит развитие дернового процесса и тормозится альфегумусовая миграция, развивается дерново-аккумулятивный горизонт, улучшается тепловой режим, повышается кислотность, увеличивается содержание гумуса и азота. На почвообразование влияет положение в рельефе.

Вероятно, восстановление почвенного покрова на песчаных карьерах в северной тайге происходит под влиянием процессов, свойственных зональным почвам. Таежные почвы изучались В.О. Таргульяном [1971], Н.А. Караваевой [1973], Ф.Р. Зайдельманом [1974], В.Д. Васильевской и др. [1986], Г.В. Добровольским и др. [1981], В.М. Корсуновым и др. [1988], БА. Смоленцевым [2002] и другими. Формирование профиля зональных альфегумусовых подзолов происходит в результате образования пленок аморфных соединений железа и алюминия на поверхности частиц. Оподзоливание заключается в освобождении от гидроокисных пленок, лессивировании железа и осаждении его в иллювиальном горизонте и материнской породе. Для подзолов характерны низкая насыщенность основаниями, свободный дренаж подстилочных растворов, содержащих агрессивные органические кислоты, перемещение суспензионного материала, слабое проявление процессов химического выветривания. Основными почвообразующими процессами в подзолах являются альфегумусовая и элюви-ально-глеевая миграция, грубогумусная аккумуляция. Современное подзолообразование ярко выражено, морфологические признаки почв возникают весьма быстро.

Глава 2. Природные условия района исследований

Исследования проводились в северной тайге, в районе Сибирских Увалов, которые представляют собой субширотные приподнятые площади. Увал Нумто, к которому приурочены объекты исследования, является слабовьшуклым, заболоченным междуречным пространством с отметками 100-150 м, углом наклона 0,5-1,5° и относительной высотой водоразделов над урезами рек и озер 5-7 м [Атлас Тюменской..., 1971]. Увалы заняты плоскими, наклонными, слегка всхолмленными, слаборасчлененными песчаными флювиогляциальными равнинами [Архипов и др., 1970]. Территория характеризуется недостатком тепла (среднегодовая температура -2...-5°) и избыточным увлажнением (450-530 мм осадков в год), большая часть которого приходится на летний период [Западная Сибирь, 1963]. На Сибирских Увалах на дренируемых песчаных отложениях формируются альфегумусовые подзолы, на слабодренируемых поверхностях -текстурно-дифференцированные глее-подзолистые оторфованные почвы, также распространены торфяные и аллювиальные почвы [Смоленцев, 2002]. В северной тайге около 70% площади занято болотами, остальная территория покрыта лесами, незначительная часть - пойменными лугами [Западная Сибирь, 1963; Атлас Тюменской..., 1971]. Коренные леса представлены сосновыми и темно-хвойными [Растительный покров..., 1985].

Глава 3. Объекты и методы исследований

Объектами исследования были самозарастающие карьерные выработки, созданные в 1979, 1984, 1992 и 1998 гг. Соответственно времени зарастания им были даны обозначения Q21, Q20, Q15, Q7 и Q1 (табл. 1). Карьеры расположены в пределах Тюменской области, возле г. Ноябрьска (63° с.ш., 75° в.д.). Площадь карьеров 3-21 га, их дно расположено ниже уровня дневной поверхности на 4-7 м. Угол наклона бортов спланированных карьеров не превышает 18°. На дне отдельных карьеров образовались лужи и озера из-за выхода грунтовых вод, занимающие площадь от 25 до 11000 м2. Карьеры зарастают травянистой и древесной растительностью. Выделено два типа зарастания карьеров:

Травяной тип - основной вклад в формирование фитоценоза, запас, продукцию и почвообразование принадлежит травянистым растениям; проростки древесных могут присутствовать, но их роль в данных процессах незначительна.

Лесной тип - основной вклад в формирование фитоценоза, запас, продукцию и почвообразование принадлежит древесным растениям; травы могут присутствовать, но их роль незначительна.

Склоны карьеров с травяным типом зарастания представляют собой катены, включающие следующие позиции: элювиальная (Эль) - в верхней выположен-ной части склона, первая транзитная (Транс-1) - ниже элювиальной, вторая транзитная (Транс-2) - в средней части склона, третья транзитная (Транс-3) - в нижней части склона, аккумулятивная (Ак) - на дне карьера, примыкает к озеркам и заходит в них. Чаще Эль-позиция на карьерах не выделяется из-за отсутствия плоской поверхности в верхней части бортов карьеров.

В карьерах с лесным зарастанием нет выхода грунтовых вод, возобновление леса происходит на дне карьеров. Лесное сообщество представлено либо березовым, либо сосновым древостоем.

Таблица 1. Общая характеристика изученных карьеров в северной тайге

Название карьера

Возрасте 1999г., лет

Почво-обра-зукицие породы

Выход грунтовых вод

Тип зарастания

Общее проективное покрытие, %

Дополнительное антропогенное воздействие

Песок

Есть

Травяное

5-10

Спланирован, часть поверхности засыпана торгом_

Супесь

Есть

Травяное

25-30

Спланирован

Q15

Песок

Нет

Лесное

25-30

Спланирован

Q20

Q21

Песок

Супесь

Есть

Нет

Травяное

Лесное

70-80

Сплапирован, на дне карьера складированы бытовые отходы, присыпанные слоем песка 30-50 см Нет

В работе используются следующие термины: фитомасса - живые органы растений; мортмасса - мертвые органы растений; растительное вещество -включает фитомассу и мормассу [Титлянова, 1977].

Исследование проводилось в течение трех полевых сезонов 1999-2001 гг. Геоботаническое описание растительного покрова карьеров проводилось общепринятыми методами [Полевая геоботаника, 1959-1972; Шенников, 1964]. На карьерах с травяным зарастанием определение запасов надземного и подземного растительного вещества на каждой позиции катены проводилось методами, разработанными для травяных экосистем [Родин и др., 1967; Титлянова и др., 1996]. Надземная фитомасса кустарничков, проростков кустарников и деревьев определялась методом "раздельного учета продукции листьев и стеблей" [Анд-реяшкина, Горчаковский, 1972]. На карьерах с лесным зарастанием учет фито-массы древесного яруса был проведен общепринятыми методами с отбором модельных деревьев [Молчанов, Смирнов, 1967]. Для определения запаса подземных органов на карьере Q15 у модельных деревьев вручную выкапывались корни диаметром более 1 мм. Также оценивались запасы лесной подстилки. Для определения первичной продукции NPP на карьерах с травяным зарастанием использовался ботанический метод [Титлянова и др., 1988]. Продукция определялась по формуле:

КРР= £Сутах+ ЕБутах + ЕЯутах+ Х8Вутах+ Прутах,

где Евутах - сумма максимальных запасов трав и листьев текущего года кустарничков, проростков кустарников и деревьев, - сумма максимальных запасов годовых приростов кустарничков, проростков кустарников и деревьев, Жутах - сумма максимальных запасов однолетних корней разных видов,

SSBymax - сумма максимальных запасов однолетних узлов кущения разных видов, ERhyrnax - сумма максимальных запасов однолетних корневищ разных видов. На карьерах с лесным зарастанием определялась надземная первичная продукция методом учета побегов и фотосинтезирующих органов, выросших в текущем году.

При изучении процессов почвообразования на карьерах мы базировались на следующих положениях. Современная классификация [Классификация..., 1997] относит техногенные ландшафты, лишенные естественного почвенного покрова, к техногенным поверхностным образованиям (ТОО) и не включает их в классификацию почв. Однако, исследования сибирских и уральских почвоведов показали, что на ТОО в первый год после их образования поселяется растительность, последовательно проходящая стадии сукцессии, и начинаются процессы почвообразования. Для таких молодых почв была разработана субстантивно-генетическая классификация [Экология..., 1992; Курачев, Андроханов, 2002], базирующаяся на том, что почвы в техногенных ландшафтах формируются и эволюционируют под влиянием тех же естественных почвообразовательных процессов, которые действуют и в климаксных почвах.

Ежегодно на каждом исследуемом карьере три раза за сезон закладывали почвенный профиль на транзитной и/или элювиальной позициях для исследования морфологических признаков и физико-химических свойств почв. Влажность почв определялась термовесовым методом, температура - термометрами Савинова, объемный вес - цилиндрами-бурами Качинского. Органический углерод определялся по методу Тюрина, общий азот по методу Къельдаля, подвижный фосфор по методу Кирсанова, обменный калий по методу Масловой, гранулометрический состав по методу Качинского, полная влагоемкость - в цилиндрах-бурах Качинского [Аринушкина, 1962; Растворова, 1983].

Результаты исследования запасов растительного вещества и почвенных параметров были обработаны статистическими методами [Дмитриев, 1972; Гмур-ман, 2001] с использованием программы Snedecor [Сорокин, 2004].

Глава 4. Формирование растительного покрова на песчаных карьерах в

северной тайге

Особенностью зарастания карьеров в северной тайге является формирование луговых сообществ на начальных стадиях сукцессии, хотя в зоне северной тайги нет климаксных суходольных лугов. Поэтому, чтобы оценить накопление запасов растительного вещества и продукцию приходится сравнивать эти параметры с параметрами, полученными для зарастающих отвалов юга Западной Сибири, а также суходольных лугов южной тайги.

На карьерах с травяным зарастанием за три года наблюдений было отмечено 35 видов сосудистых растений из 16 семейств. Наибольшим количеством видов представлены семейства Ericaceae (18%), Роасеае (18%), Сурегасеае (13%). Основными доминантами на элювиальной и транзитной позициях катен являются Calamagrostis epigeios, Chamerion angustifolium, Festuca ovina, Arc-tostaphylos uva-ursi. На аккумулятивных позициях доминируют представители родов Eriophorum, Carex, Equisetum. С увеличением возраста карьеров число

видов возрастает, а число семейств уменьшается. В отличие от техногенных ландшафтов юга Западной Сибири на карьерах незначительна доля сложноцветных, а также отсутствуют бобовые. Растительность на всех карьерах представлена многолетниками, доля малолетников низка. Длиннокорневищные растения являются доминантами по видовому составу и проективному покрытию на всех карьерах.

Растительность распределяется в соответствии с градиентом влажности, и в ходе естественного зарастания на спланированных бортах песчаных карьеров формируется катены, каждая позиция которых обладает своим экологическим спектром видов. Так, лугово-степные мезоксерофиты поселяются в верхних частях склонов, луговые и лесные мезофиты - в средних частях склонов, болотные мезогигрофиты и гигрофиты - возле водоемов. Чем старше карьер, тем меньше доля сорных видов.

Карьер Q15, в котором произрастает 15-летний сосновый древостой (Pinus sylvestris), визуально делится на два участка: а) участок с редким древостоем, численность деревьев 700 шт./га, средняя высота 57 см, средний диаметр ствола на уровне земли 1,6 см; б) участок с густым древостоем, численность сосен 6,3 тыс. шт./га, средняя высота 1,3 м, средний диаметр 2,5 см. На поверхности песка растет мох Polytrichumpiliferum, его ОПП на участке с разреженной растительностью 20%, на густозаросшем участке - 70%. Лесная подстилка на участке с разреженной растительностью образуется в виде кругов под самыми крупными деревьями, на густозаросшем участке подстилка занимает 60% поверхности. Корневые системы сосен, растущих на карьере, охватывают большой объем почвы, что связано с ее бедностью элементами питания. Так, максимальная протяженность одного корня у сосны высотой 1,8 м, составила 8 м.

На карьере Q21 растет береза (Betula pubescens), число деревьев 13,6 тыс. шт./га, возраст 20 лет. Под пологом леса травянистая растительность не развивается, на поверхности почвы сформировалась подстилка, покрывающая 100% поверхности. Корни березы распределены в почве до глубины 80-100 см.

На поверхности карьеров Q7, Q15, Q20 растут зеленые мхи, которые скрепляют верхний двухсантиметровый слой песка. На карьерах было отмечено шесть видов мхов, из которых половина принадлежит роду Polytrichum. Проективное покрытие мхов возрастает с увеличением возраста карьера.

На карьерах оценивались запасы надземного и подземного растительного вещества в слое 0-20 см в течение трех лет (рис. 1). Запас растительного вещества возрастает с увеличением времени зарастания, достигая наибольших значений на Эль-позиции Q20. Общий запас фитомассы на двадцатилетнем карьере в три раза больше, чем на Q7, что обусловлено не только его возрастом, но и обогащением песчаной породы элементами минерального питания, поступающими из складированного мусора. В течение первых трех лет зарастания карьера Q1 запас растительного вещества возрастает более, чем в 20 раз. На карьере Q7 скорость увеличения запасов растительного вещества снижается, и их динамика в течение трех лет носит скорее характер флуктуации. Если проследить изменение запасов растительного вещества по катенам всех карьеров, то оказывается, что наибольшие значения отмечены на Эль-позиции Q20, а также на

Рис. 1. Динамика запасов растительного вещества на карьерах с травяным зарастанием

Таблица 2. Усредненные по годам величины запасов растительного вещества (г/м2 сух. вещ.) в июле на карьерах

с травяным зарастанием

Компоненты Q1 Q7 Q20

Транс-1 Транс-2 Ак Транс-2 Транс-3 Ак Эль Транс-1 Транс-2 Транс-3 Ак

Надземное рас-

тит. вещество:

Фитомасса G 15±3 83±23 12±4 87±32 13±4 74±15 211±26 7±1 82±20 37±6 75±18

Мортмасса М 8±2 30±9 7±1 136±33 17±5 109±25 747±163 31±4 247±57 56±8 126±28

G+M 23±4 113±30 19±5 223±5б 30±7 183±37 958±181 38±5 329+74 93±13 201±42

Подземное рас-

тит. вещество в

слое 0-20 см:

Фитомасса В 25±9 84±46 91±32 137±31 46±10 311±58 387±53 189±33 964±105 259±21 611±128

Мортмасса V 22±7 21±9 20±5 65±12 30±15 59±15 91±10 60±5 241±67 107±7 171±30

B+V 47±15 105±54 111±32 202±35 76±22 370±64 478±52 249±36 1205±155 366±16 782±158

G+M+B+V 70±18 218±78 130±35 425±74 106±20 553±72 1436±242 287±38 1534±205 459±10 983+191

Отношения запа-

сов:

(B+V) / (G+M) 2,0 0,9 5,8 0,9 2,5 2,0 0,5 6,6 3,7 3,9 3,9

M/G 0,5 0,4 0,6 1,6 1,3 1,5 3,5 4,4 3,0 1,5 1,7

V /В 0,9 0,3 0,2 0,5 0,7 0,2 0,2 0,3 0,3 0,4 0,3

Транс-2- и Ак-позициях. Уменьшение запасов на Транс-1 связано с наиболее интенсивным выносом отсюда вещества, на Транс-3 - в связи с колебанием кромки озера из года в год, т.е. непостоянством гидрологических условий.

Травяное зарастание карьеров северной тайги идет медленнее, чем на отвалах лесостепной зоны. На семилетнем карьере Q7 запас растительного вещества значительно меньше, чем на отвалах того же возраста и лугах юга Западной Сибири. Через 20 лет зарастания запас растительного вещества на Эль-позиции достигает величины, характерной для суходольных лугов южной тайги [Бази-левич, 1993]. При этом на Транс- и Ак-позициях запасы надземных и подземных органов остаются небольшими по сравнению с лугами.

Дисперсионный анализ показал, что факторами, оказывающими существенное влияние на запасы растительного вещества, являются положение фитоценоза на катене и возраст и тип зарастания карьера. Год и месяц отбора проб не существенны. Поэтому рассмотрим усредненные по годам июльские запасы разных фракций и их отношения (табл. 2). Подземное растительное вещество преобладает над надземным, за исключением Эль-позиции Q20, а также Транс-2 на Q1 и Q7 в 2001 г. В надземной сфере наблюдается тенденция накопления мортмассы с течением времени. Так, на самом молодом карьере Q1 фи-томасса преобладает над мортмассой, на Q7 запас мортмассы больше запаса фитомассы в 1,5 раза, а на старом карьере Q20 мортмасса преобладает над фи-томассой в три раза. На Q20 вниз по катене происходит уменьшение данного соотношения в связи с ускоренным разложением мортмассы в условиях лучшего доступа влаги. В подземной сфере фитомасса преобладала над мортмассой.

В целом, только отношения запасов надземного и подземного растительного вещества элювиальной позиции двадцатилетнего карьера Q20 начинают приближаться к значениям таковых на лугах лесостепной зоны. Однако, отношение надземной мортмассы к фитомассе на карьере в три раза выше, по сравнению с лугами лесостепной зоны, что обусловлено пониженной скоростью разложения мортмассы в условиях короткого холодного лета северной тайги.

Динамика отдельных фракций растительного вещества, как правило, проявляет разнонаправленные тенденции в разные годы и на разных позициях катен. Коэффициенты вариации (от), полученные для фракций растительного вещества, высоки. Наибольшие значения ст характерны для Q1 в связи с молодостью карьера, а также для Q7 в связи с высокой мозаичностью растительности. Подземное растительное вещество характеризуется меньшей вариабельностью по сравнению с надземным, при этом мортмасса распределена в почве более равномерно, чем фитомасса. Мозаичность растительности на карьерах зависит от возраста карьера, гранулометрического состава почвы, степени увлажнения, наличия питательных элементов, положения в рельефе и т.д.

На карьере Q15 запасы растительного вещества на участке с разреженным древостоем и на густозаросшем участке различаются на порядок (табл. 3). На участке с разреженным древостоем борта карьера имеют крутой уклон, и снос элементов питания с прилегающей территории осуществляется только на территорию, расположенную по периметру участка, где и растут крупные экземпляры сосен. На густозаросшем участке склон борта карьера имеет небольшой

угол наклона, привносимое вещество распределяется равномерно по всей площади участка, и здесь деревья растут интенсивнее. Однако, и на густозаросшем участке надземная фитомасса в 10-13 раз ниже, чем в одновозрастных сосняках отвалов юга Западной Сибири [Кузьмина, 1997].

Таблица 3. Запасы растительного вещества (г/м2) на карьерах с лесным зараста-

нием и в зональных лесах

Параметры Сосняки- Березняки:

<215 Зональные* 021** Зональные*

УР | УГ

Надземная фитомасса 20 417 10360 2878 4198

Корни (более 1 мм диам) 7 169 2740 761 1564

Вся фитомасса 27 586 13100 3639 5762

Подстилка 18 67 1930 78 нд

Примечание. *- данные Н.И. Базилевич [1993], **- данные И.Д. Махаткова, УР -участок с разреженным древостоем, УГ - участок с густым древостоем.

На супесчаном карьере с березовым древостоем Q21 масса растительного вещества в несколько раз выше по сравнению с Q15, запасы подстилок в березовом и густом сосновом древостоях близки. Запасы растительного вещества на карьерах значительно ниже по сравнению с северотаежными лесами: разница в запасах между березовым древостоем карьера и зональным березняком исчисляется в разы, а между сосновым фитоценозом карьера и зональным сосняком -на порядки (табл. 3).

На карьерах с травяным зарастанием чистая первичная продукция (NPP) увеличивается с возрастом карьеров (табл. 4). Наибольшие значения получены для Ак-позиций, а также Транс-2 на Q20, где доминирует Сагех globulans. Продукция элювиальной позиции Q20 по своей величине соответствует продукции лугов южнотаежной подзоны [Базилевич, 1993].

Таблица 4. Первичная продукция (г/м2 в год) на карьерах с травяным зараста-

нием в 2001 г.

Продук ция 01 07 020

Тр-1 | Тр-2 1 Ак Тр-2 | Тр-3 | Ак Эль | Тр-1 | Тр-2 | Тр-3 ( Ак

АКР 16 141 22 128 11 104 228 5 118 36 113

В№* 41 117 62 339 85 718 322 141 685 181 837

ИРР 57 258 84 467 96 822 550 146 803 217 950

Примечание. * - в слое 0-20 см

На карьерах с лесным зарастанием надземная продукция была следующей: Q15, участок с разреженным древостоем - 2 г/м в год; Q15, участок с густым древостоем - 56 г/м2 в год; Q21 - 585 г/м2 в год. Величина продукции на участке с разреженным древостоем Q15 на два порядка ниже, а на густозаросшем участке - в два раза ниже, чем в зональных сосняках; надземная продукция на

карьере с березовым древостоем р21 соответствует ее значению в зональных березняках [Базилевич, 1993].

Таким образом, высокие значения первичной продукции на карьерах достигаются при травяном зарастании, а также при зарастании березовым лесом. Зарастание сосной происходит в условиях недостатка влаги и элементов минерального питания, что обусловливает низкую величину продукции.

Для выяснения роли торфяной отсыпки в зарастании были сравнены величины запаса и продукции растительности на торфе и на песке карьера р1. Данные величины на торфе на третий год зарастания оказались ниже в 1,5 раза по сравнению с предыдущим в связи с выпадением из состава фитоценоза болотных видов, не способных выжить на сухом торфе, а также сходны со значениями, полученными для дна карьера и в пять раз ниже по сравнению со склоном карьера. В целом, на песке наблюдалось постепенное увеличение запасов и продукции, а на торфе - снижение этих величин на третий год зарастания.

При травяном зарастании карьеров скорость развития растительного покрова достаточно высока. В ходе сукцессии увеличивается проективное покрытие растений, число видов, запасы растительного вещества и продукция. Судя по изменению экологических и фитоценотических групп по катенам, сукцессия на карьерах с травяным зарастанием приведет к возникновению болота на дне карьера и леса на повышениях. На элювиальной позиции р20 вейниковый травостой и мощная подстилка препятствуют поселению древесных видов. В условиях обогащения почвы элементами минерального питания луговое сообщество может просуществовать длительное время.

Зарастание сосной идет очень медленно, древостой разрежен, имеет низкие величины запаса растительного вещества и продукции, большая часть поверхности карьера остается без растительного покрова. При развитии березового леса на карьерах первичная продукция достигает зональных величин, однако, березовый древостой приурочен к понижениям рельефа, а повышения остаются без растительности. Поскольку стадия березового леса является типичной в сукцессионном развитии тайги [Тыртиков, 1974], то в дальнейшем можно ожидать восстановления в карьере елового леса

Видимо, основное условие для травяного зарастания карьеров - это близкое залегание к поверхности грунтовых вод. Факторами, которые будут способствовать успешному зарастанию, являются более тяжелый гранулометрический состав пород, обогащение пород элементами питания, меньший угол наклона борта карьера, скрепление поверхности песка мхом. Присыпание поверхности торфом не ведет к ускорению зарастания в первые годы. Использование карьеров под складирование бытовых отходов, которые в дальнейшем засыпаются песком, способствует успешному зарастанию травянистой растительностью.

Развитие лесного фитоценоза в карьерах происходит при глубоком залегании грунтовых вод. В этом случае на почвообразующей породе более тяжелого гранулометрического состава поселяется береза, а на песках - сосна.

Глава 5. Начальное почвообразование на песчаных карьерах северной

тайги Западной Сибири

Молодые биогенно-неразвитые почвы изученных карьеров в северной тайге относятся к эмбриоземам [Экология..., 1992; Курачев, Андроханов, 2002]. Изучение морфологического строения эмбриоземов показало, что почвообразовательный процесс на карьерах связан с характером растительности. На карьерах с травяным зарастанием развивается дерновый процесс. При этом на молодом карьере и на большей площади карьера морфологических признаков формирования генетических горизонтов в минеральной толще не обнаруживается. На р7 формирование органо-аккумулятивного и дернового эмбриоземов начинается лишь на густо заросших участках. На самом старом карьере с травяным зарастанием р20 в условиях обогащения почвы элементами минерального питания и активного развития растительности, наблюдается развитие дернового (под злаками) и грубогумусового (подо мхами) горизонтов. На карьере с сосновым древостоем р15 есть горизонт железистого иллювия, что может являться признаком развития зональной альфегумусовой и глеевой миграции, либо быть реликтом. На карьере с березовым древостоем р21 морфологических признаков формирования генетических горизонтов в минеральной толще не наблюдается. Горизонт подстилки формируется и на травяных, и на лесных карьерах, если ОПП растительности превышает 35%. При наличии развитого мохового покрова эволюция почв в карьерах с травяным и лесным зарастанием проходит стадии: эмбриоземы инициальные - эмбриоземы органо-аккумулятивные - эмбриоземы грубогумусовые, либо эмбриоземы инициальные - эмбриоземы грубогумусовые, т.е. оказываются пропущенными одна или две стадии.

Гранулометрический анализ показал, что эмбриоземы карьеров относятся к песчаным (р1, р15, р20) и супесчаным (р7, р21) почвам. Почвообразование на р15 происходит на двучленной породе, когда слой мелкого песка с глубины 40 см подстилается толщей крупного песка. На супесчаных карьерах отмечена неоднородность почвообразующей породы, в которой имеются суглинистые прослои. Травяной и лесной тип зарастания отмечен и на песках, и на супеси. Это позволяет предположить, что на первых стадиях сукцессии тип зарастания на карьерах не зависит от гранулометрического состава породы.

Значения температуры, полученные для молодых почв карьеров, свидетельствуют о глубоком прогревании песчаных толщ. В верхнем 10-см слое температура составила в июне от И до 19°С, в июле от 12 до 21 °С, в августе от 13 до 17°С на разных карьерах в разные годы. Растительные остатки оказывают отепляющее действие. Густая растительность затеняет почву и обусловливает более низкие значения температуры.

На карьерах с лесным зарастанием влажность эмбриоземов варьировала от 1% до 13%. Грунтовые воды находятся глубоко, почвообразование идет в авто-морфных условиях. На карьерах с травяным зарастанием влажность составила 2-14%, повышаясь в нижних слоях р20 до 17-19%. Грунтовые воды находятся близко к поверхности, почвообразование идет в полугидроморфных и гидро-морфных условиях, а в верхних частях бортов - в автоморфных. Как отмечалось, глубина залегания грунтовых вод влияет на тип зарастания: травянистая

растительность развивается при близком залегании грунтовых вод, древесная -при глубоком. Влажность эмбриоземов увеличивается при увеличении содержания физической глины, органического вещества и при увеличении ОПП растительности до 50% и более, и изменяется в разные месяцы и годы в зависимости от погодных условий. Полная влагоемкость эмбриоземов составила 15-29%.

Изменения значения объемного веса (ОВ) по профилю индивидуальны для каждого карьера и зависят от гранулометрического состава, растительности и плотности упаковки минеральных частиц. Величина ОВ варьировала от 1,28 до 1,78 г/см3, составляя в среднем 1,45-1,55 г/см3. Для всех карьеров характерны повышенные значения ОВ по сравнению с зональными почвами в связи с уплотнением песка при эксплуатации и планировке карьеров. Зональные черты присутствуют только в почве двадцатилетнего травяного карьера Q20, особенно на Эль-позиции, где происходит увеличение ОВ с глубиной.

В эмбриоземах карьеров содержание обменного калия низко и составляет от 0,6 до 4,9 мг/100 г почвы, что меньше, чем в зональных песчаных подзолах (табл. 5). В почве Q21 определение обменного калия не проводилось. Самые низкие значения зарегистрированы в почве участка с разреженным сосновым древостоем Q15, где содержание калия не превысило 1 мг/100 г почвы. Значения в пределах от 1 до 2 мг/100 г почвы отмечены на Q1, заросшем участке Q15 и транзитной позиции Q20. Наибольшие значения наблюдались на Эль-позиции Q20 (1,5-3,5 мг/100 г почвы) и на Q7 (1-5 мг/100 г почвы). Содержание обменного калия в почвах карьеров зависит: а) от гранулометрического состава почв: максимальные значения отмечены на супесчаном карьере, а минимальные - на песчаных карьерах; б) от ОПП растительности: на Q15 содержание калия выше на густозаросшем участке, на Q20 - на Эль-позиции по сравнению с Транс-1. Повышенное содержание калия на Q1 по сравнению с Q15 объясняется наличием торфяного слоя, из которого калий вымывается. На Q7 и Эль-позиции Q20 наблюдается аккумулятивное распределение калия, что связано с его поступлением из растительных остатков.

Примечание. УР - участок с разреженным древостоем, УГ - участок с густым древостоем.

Содержание подвижного фосфора в почвах карьеров очень низко - от 0,03 до 1,53 мг/100 г почвы (табл. 5). Исключением является карьер Q20, где содер-

жание фосфора достигает 39,10 мг/100 г почвы, что связано с наличием бытовых отходов в основании карьера. Самые низкие значения фосфора отмечены на участке с разреженной растительностью Q15, несколько выше - на Q7, еще более высокие значения - в заросшей части Q15 и на Q1. В последнем случае это связано с поступлением фосфора из торфяного слоя. На Q1 профильное распределение подвижного фосфора в минеральной толще не выражено в связи с молодостью карьера. На Q7 содержание фосфора увеличивается с глубиной, причины чего не совсем ясны. На Q15 наблюдается аккумулятивное распределение на участке с разреженной растительностью, и элювиально-иллювиальное на заросшем участке. Этот факт иллюстрирует влияние разных почвообразовательных процессов. На участке с разреженной растительностью основное участие в биологическом круговороте принадлежит поверхностно расположенным корням деревьев, а также зеленым мхам, которые аккумулируют и поставляют фосфор в верхний горизонт. На заросшем участке формирующаяся лесная подстилка является источником агрессивных органических кислот, которые участвуют в процессе альфегумусовой миграции. Таким образом, распределение фосфора на данном участке может свидетельствовать о зональном альфегуму-совом процессе. На Q20 на транзитной позиции фосфор имеет аккумулятивное распределение, на Эль-позиции накопление в верхнем горизонте накладывается на увеличение содержания фосфора в культурном слое.

Таблица 6. Содержание органического углерода С (%), общего азота N (%) и

Глубина, см <}1 020

Транс-1 Эль

С | N | С/Ы С | N |СЖ С | N | Ш с | N | ст

0-3 Торф Н.Д. Н.Д. Н.Д. 1,38 н.д. н.д. 5,49 н.д. н.д.

3-10 Торф 0,08 0,0046 17,4 0,43 0,0252 17,1 0,69 0,0928 7,4

10-20 Торф 0,10 0,0064 15,6 0,31 0,0124 25,0 0,28 0,0151 18,5

30-40 0,22 0,0078 28,2 0,24 0,0094 25,5 1,36 0,0406 33,5 0,18 0,0112 16,1

50-60 0,25 0,0028 89,3 0,16 0,0079 20,3 0,62 0,0239 25,9 0,16 0,0079 20,3

Таблица 7. Содержание органического углерода С (%), общего азота N (%) и соотношение C/N в карьерах с лесным зарастанием

Глубина, см 015 <321

участок с разреженной растительностью участок с густой растительностью

С | N | С/И С | N | С/Ы С | N | С/Ы

0-10 0,12 0,0034 35,3 0,21 0,0070 30,0 0,36 0,0160 22,5

10-20 0,20 н.д. 0,15 0,0046 32,6 0,27 0,0120 22,5

30-40 0,02 0,0022 9,1 0,19 0,0038 50,0 0,12 0,0099 12,1

50-60 0 0,0036 0,14 0,0038 36,8 0,28 0,0148 18,9

Содержание азота в почвах карьеров значительно меньше, чем в зональных почвах (табл. 6, 7). По данному параметру содержание азота в Q7 начинает приближаться к нижнему пределу содержания в зональных почвах, и только в 18

р20 соответствует содержанию в зональных почвах. Наименьшее содержание азота, полученное для молодых почв карьеров, наблюдается на р15 (на густоза-росшем участке содержание выше) и в минеральном грунте р1. По сравнению с ними в супесчаном карьере р7 содержание азота в профиле выше в два раза. Максимальные значения отмечены в 20-летних карьерах р20 и р21. На р20 содержание азота выше в 10 раз, а на лесном участке р21 в четыре раза по сравнению с почвами карьеров и р15. Распределение азота по профилю носило аккумулятивный характер на р20 с увеличением содержания на транзитной позиции в слое 30-40 см в связи с наличием складированных отходов. Слабо выраженное аккумулятивное распределение наблюдалось также на густозаросшей части р15 и на р21. Высокое содержание азота на в слое 0-20 см связано с наличием торфяной присыпки. Недифференцированное распределение азота наблюдалось на участке с разреженной растительностью р15 и на р7, причем на этом карьере повышенные значения содержания азота приурочены к слоям более тяжелого гранулометрического состава.

Таким образом, при травяном зарастании карьеров и развитии дернового процесса происходит достаточно интенсивное накопление элементов питания растений в верхнем слое молодых почв. Скорость этого процесса значительно возрастает при наличии складированных бытовых отходов в основании карьера. При зарастании сосной скорость накопления элементов питания значительно ниже, в их профильном распределении появляются зональные черты.

Исходное содержание органического углерода (Сорг) в песчаной породе через год после образования оказалось в следовых количествах. На остальных карьерах содержание Сорг в молодых почвах не превышало 0,40%, за исключением элювиальной позиции р20, где под сомкнутой злаковой растительностью в условиях достаточного количества элементов минерального питания концентрация углерода высока. Содержание углерода в почвах карьеров с травяным зарастанием зависит от положения на катене и ОПП растительности, на карьерах с лесным зарастанием - от состава древостоя, близости к растущим деревьям и ОПП. В связи с высокой вариабельностью содержания Сорг в молодых почвах карьеров, скорость его накопления можно оценить лишь приблизительно. Скорость накопления Сорг (% в год) в верхних 10 см следующая: Р7- от 0,010 до 0,050;

р20 на транзитной позиции - от 0,006 до 0,020, на элювиальной позиции - 0,300

в слое 0-3 см и от 0,016 до 0,030 в слое 3-10 см; Q15 на разреженном участке от 0,004 до 0,008, на заросшем участке 0,014; Р21- 0,018.

Скорость накопления Сорг на карьерах с травяным зарастанием выше, чем на карьерах с лесным зарастанием. В последних скорость накопления Сорг в экосистеме березового леса выше, чем соснового. На участке с редким древостоем Q15 содержание Сорг лишь в два раза превышает его содержание в почве однолетнего карьера Q1. В целом на карьерах скорость накопления почвенного углерода тем выше, чем больше запасы растительного вещества и продукция. По сравнению с молодыми почвами техногенных ландшафтов степной, лесо-

степной зон, южнотаежной и среднетаежной подзон Западной Сибири и Урала скорость накопления Сорг на карьерах северной тайги значительно ниже.

Распределение Сорг в почвах карьеров по профилю коррелирует с содержанием физической глины, что особенно заметно для супесчаных карьеров, где имеются суглинистые прослойки. В песчаных карьерах распределение Сорг по профилю носит, как правило, недифференцированный характер с минимальным увеличением в верхнем слое. Исключение составляет элювиальная позиция 020, где распределение носит яркий регрессивно-аккумулятивный характер. Здесь увеличение содержания Сорг ниже 40 см связано с наличием культурного слоя, обогащенного органическим веществом.

Запас Сорг в песчаной почвообразующей породе (01) составляет 60 г/м2 в 40-см минеральной толще. В почве карьеров с лесным зарастанием запас Сорг в 60-см толще достигает 1500 г/м2, за исключением разреженного участка на сосновом карьере, где запас в пять раз меньше (300 г/м ). На карьере с травяным зарастанием 020 запас Сорг в том же слое варьирует от 650 г/м2 на Транспозиции до 11550 г/м2 на Эль-позиции. Запас Сорг на 07 занимает промежуточное положение - 1800 г/м2. Для сравнения, запас гумуса в минеральной толще зональных подзолов составляет от 2000 до 10000 г/м2, в среднем 4000 г/м2, основная масса которого сосредоточена на глубине 15-60 см [Смоленцев, 2002]. Таким образом, по запасам органического углерода почвы карьеров с лесным зарастанием 015 и 021 и карьера с травяным зарастанием 07 приближаются к зональным почвам, а на Эль-позиции 020 под луговым сообществом запас Сорг превышает значения для зональных почв. Основное количество Сорг на 07 сосредоточено в верхнем 20-см слое. На остальных карьерах распределение более равномерное. На заросшем участке 015 запас Сорг заметно увеличивается ниже 20 см, что говорит о миграции органических соединений в минеральной толще.

На карьерах с лесным зарастанием содержание Сорг определяется в первую очередь запасом лесной подстилки, что типично для лесных экосистем [Кононова, 1963]. Коэффициент корреляции между запасом подстилки и содержанием Сорг в поверхностном слое почвы равен 0,99 (при достоверности более 99%). В карьерах с травяным зарастанием, судя по высоким значениям коэффициентов корреляции, накопление Сорг в верхнем слое почвы связано с надземной мортмассой, подземной фитомассой и надземной первичной продукцией. Причины этих корреляций остаются неясными и требуют дальнейшего изучения.

Итак, почвы на изученных карьерах развиваются на тех же почвообразую-щих породах и в тех же климатических условиях, что и зональные почвы. Поэтому направление почвообразования здесь определяется растительностью. Молодые почвы карьеров в условиях несомкнутого растительного покрова и наличия слабо развитой подстилки прогреваются на большую глубину. Поэтому здесь, по сравнению с зональными почвами, выше скорость химических реакций, лучше обеспеченность растений теплом. В то же время, развитие растительности лимитируется недостатком элементов минерального питания. Также, в условиях низкой водоудерживающей способности и отсутствия капиллярной каймы в пределах метровой толщи, растения испытывают недостаток воды.

Карь ер ТЗ1 пп1 Выход грунтовых вод Положение в рельефе ОПП, % Запасы растительного вещества, г/м1 Соргв слое 0-20 см, г/м2 Ведущие почвенные процессы Почвенный горизонт Типы эмбриоземов

Q1 т п Есть Транзитное 10 70 61J Поступление и трансформация органического вещества нет Инициальные

Q7 т с Есть Транзитное 30 362 657 Дерновый нет, Ао, Ал Инициальные, органо-аккумулятивные, дерновые

Q15 л п Нет Дно — участок с редким древостоем 10 54 126 Биогенная аккумуляция, альфегумусовая и глеевая миграция C(Fc) Инициальные

Дно — участок с густым древостоем 50 539 556 Альфегумусовая и глеевая миграция Ао, C(Fe) Органо-акку мулятивные

Q20 т п Есть Транзитное 40 254 316 Дерновый, гумусооб-разование Ао, А! Гру богу мусовые

Элювиальное 100 1194 5191 Дерновый, гумусооб-разование Ао, Ад Дерновые

Q21 л с Нет Дно - березовый лес 100 7809 584 Подстилкообразова-ние Ао Органо-акку мулятивные

Примечания. ТЗ - тип зарастания: Т - травяной, Л - лесной; 2ПП - почвообразующие породы: П - песок, С - супесь; 3 - углерод в слое 40-60 см в минеральной толще под слоем торфа; ОПП - общее проективное покрытие.

На карьерах с травяным зарастанием развивается дерновый процесс, отсутствующий в зональных почвах (табл. 8). При этом происходит накопление элементов минерального питания и органического углерода. На склонах развиваются почвы автоморфного и полугидроморфного ряда, а в понижениях можно ожидать появления болотных почв. Возможно, с развитием лесного фитоценоза на склонах эмбриоземы в течение длительного времени будут эволюционировать в сторону зональных альфегумусовых подзолов. На элювиальной позиции Q20 с замкнутым вейниковым сообществом можно ожидать длительного развития дернового почвенного процесса.

В карьерах с лесным зарастанием эволюция эмбриоземов будет двигаться в сторону зональных альфегумусовых почв. При этом в эмбриоземах под сосновым древостоем ведущими почвенными процессами является альфегумусовая и глеевая миграция, характерная для зональных почв. В эмбриоземах под березовым древостоем альфегумусовая миграция подавлена, однако, можно ожидать, что в ходе сукцессии березовый фитоценоз сменится таежным, и почвообразование на Q21 приобретет черты зональных почв.

Выводы

1. На первых этапах первичной сукцессии тип зарастания на карьерах зависит от глубины залегания грунтовых вод: на карьерах с близким залеганием поселяется и развивается травянистая растительность, с глубоким - древесная.

2. При травяном зарастании на выположенных склонах карьеров формируется катена, каждая позиция которой характеризуется своим специфичным фитоценозом, запасами растительного вещества и первичной продукцией. Растительность на катенах распределяется в соответствии с градиентом влажности. В верхних частях склонов, где поселялись луговые и лесные виды, на продвинутых стадиях сукцессии появляются проростки деревьев. В ходе дальнейшей сукцессии здесь вероятно развитие таежного сообщества. В нижних частях склонов и вокруг водоемов поселяются болотные виды, дающие высокий запас растительного вещества; здесь, вероятно, сформируются болотные фитоценозы.

3. Присыпка карьеров торфом не увеличивает скорость сукцессии на начальных стадиях. Увеличение скорости сукцессии происходит при обогащении почвообразующей породы элементами минерального питания за счет бытовых отходов, складируемых в карьер. При этом травянистая растительность быстро захватывает свободную поверхность, и скорость накопления органического углерода в верхнем слое почвы увеличивается.

4. На карьерах с травяным зарастанием наблюдается в основном преобладание подземного растительного вещества над надземным, с лесным зарастанием - преобладание надземного растительного вещества над подземным. Лесная подстилка формируется медленно, ее запасы низки, наибольшая масса подстилки отмечена на карьере с березовым древостоем.

5. Скорость гумусонакопления зависит от типа зарастания: на травяных карьерах скорость накопления органического углерода в верхнем слое почвы в несколько раз выше, чем на карьерах с лесным зарастанием.

6. На карьерах с травяным зарастанием в верхних частях склонов почвообразование, как правило, происходит в автоморфных условиях, в нижних частях склонов - в полугидроморфных и гидроморфных условиях. На карьерах с лесным зарастанием - в автоморфных условиях.

7. В процессе почвообразования на карьерах с травяным зарастанием развивается дерновый процесс, ведущий к аккумуляции органического углерода и элементов минерального питания растений в верхнем слое молодой почвы. На карьерах с лесным зарастанием под сосновым древостоем развивается зональный процесс альфегумусовой миграции. Под березовым древостоем происходит подстилкообразование, изменения минеральной части почвы в ходе почвообразования на данном этапе не отмечалось.

Список опубликованных авторских работ

1. Зарастание песчаных карьеров в зоне северной тайги // Проблемы региональной экологии. - Выпуск 8 (Материалы II Всероссийской конф., Томск, 15-19 мая 2000 г.) - Новосибирск: Изд-во Сиб. отд-ния РАН, 2000. - С. 201-202.

2. Начальные этапы формирования растительного покрова и почв в карьерных выработках северной тайги Западной Сибири // Проблемы эволюции почв: тез. докл. IV Всероссийская конф. 9-12 апреля 2001 г. - Пущино, 2001. -С. 124-125.

3. Продуктивность растительности на зарастающих карьерах северной тайги // Торфяники Западной Сибири и цикл углерода: прошлое и настоящее: Материалы Междунар. полевого симпозиума, Ноябрьск, 18-22 августа, 2001 г. - Новосибирск, 2001. - С. 90-93.

4. Динамика растительного вещества и влияние растительности на формирование почв в карьерах северной тайги Западной Сибири // Экология северных территорий России. Проблемы, прогноз ситуации, пути развития, решения: Материалы Междунар. конф. - Том 1. - Архангельск, 2002. - С. 619-624.

5. Структура и динамика растительного вещества на зарастающих карьерах северной тайги // Вестник Томского гос. ун-та. - Приложение № 2. - Сентябрь 2002 г. - Томск, 2002 - С. 169-171.

6. Начальное почвообразование и формирование запасов растительного вещества в карьерах северной тайги Западной Сибири // Геоэкологические проблемы почвоведения и оценки земель: Материалы Междунар. науч. конф./ Под ред. Л И. Герасько. - Томск: ТГУ, 2002. - С. 158-161.

7. Особенности и условия восстановления почвенно-растительного покрова на карьерах Западной Сибири // Вестник Томского гос. ун-та. - Сер. "Биологические науки". - Приложение № 7. - Сентябрь 2003 г. - Томск, 2003 - С. 135-141.

Заказ № 1879 Бумага офсетная, 80 r/M тираж 100 экз.

Подписано в печать 16.11.04. Усл. печ. л. 1,2

Отпечатано в типографии 0 0 0 "Компания Юзерс", 630049 г.№восибирск, Красный проспект, 157/1, тел. (383 2) 28-59-95

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Коронатова, Наталья Геннадьевна

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПОЧВЕННО-РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА В ТЕХНОГЕННЫХ ЛАНДШАФТАХ И ОСОБЕННОСТИ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ В СЕВЕРНОЙ

ТАЙГЕ (Литературный обзор).

1.1. Сукцессия в биогеоценозах.

1.2. Первичная сукцессия растительности в техногенных ландшафтах

1.3. Почвообразование в техногенных ландшафтах.

1.4. Общая характеристика песчаных почвообразующих пород и почвообразование на песках в северной тайге.

Глава 2. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Геологическое строение и рельеф.

2.2. Почвообразующие породы.

2.3. Климат.

2.4. Почвы.

2.5. Растительность.

Глава 3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Характеристика зарастающих карьеров в северной тайге

3.2. Методы изучения растительного покрова.

3.2.1. Методы изучения запасов растительного вещества.

3.2.2. Методы определения первичной продукции.

3.3. Методы изучения свойств почвенно-грунтовой толщи.

V* Глава 4. ФОРМИРОВАНИЕ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА НА

ПЕСЧАНЫХ КАРЬЕРАХ В СЕВЕРНОЙ ТАЙГЕ.

4.1. Фитоценотическая характеристика растительности на карьерах.

4.2. Динамика запасов растительного вещества на карьерах с травяным зарастанием.

4.3. Динамика запасов растительного вещества на карьерах с лесным зарастанием.

4.4. Чистая первичная продукция фитоценозов.

4.4. Закономерности первичной сукцессии на песчаных карьерах в северной тайге Западной Сибири.

Глава 5. РАЗВИТИЕ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА НА ПЕСЧАНЫХ

КАРЬЕРАХ В СЕВЕРНОЙ ТАИГЕ.

5.1. Морфология эмбриоземов.

5.2. Гранулометрический состав.

5.3. Гидротермические свойства эмбриоземов.

5.4. Объемный вес эмбриоземов.

5.5. Содержание фосфора и калия.

5.6. Накопление азота и органического углерода.

5.7. Направление почвообразования на песчаных карьерах в северной тайге Западной Сибири.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Развитие почвенно-растительного покрова на песчаных карьерах в северной тайге Западной Сибири"

Актуальность исследований. В настоящее время природа северной тайги Западной Сибири подвергается все большему антропогенному воздействию. Карьеры, возникающие после выемки песка для строительных целей, являются одной из часто встречаемых форм техногенного ландшафта. После выработки на карьерах начинаются процессы естественного зарастания, в ходе которого возникают фитоценозы, отличающиеся от окружающих естественных растительных сообществ. Прогноз естественного зарастания необходимо учитывать при проведении восстановительных работ на нарушенных ландшафтах севера [Капелькина, 1997; Месяц, Кириллова, 1997]. Восстановление растительности обусловливает развитие почвенных процессов. Изучение восстановления почвенного покрова в ходе первичной сукцессии важно, поскольку знание закономерностей почвообразования в техногенных ландшафтах северной тайги позволяет разрабатывать способы рекультивации нарушенных земель. Также, как отмечают многие исследователи, техногенный ландшафт, на котором идут процессы первичной сукцессии, - это идеальная модель для исследования скорости и направления почвообразующих процессов, стадий сукцессии, влияния на почвообразование сукцессий и биологической продуктивности [Махонина, 1974; Гумусообразование., 1986; Основы использования., 1989].

Восстановлению экосистем в техногенных ландшафтах северной тайги Западной Сибири посвящено мало работ, объем знаний по данному вопросу незначителен. Имеющиеся данные касаются в основном состава и структуры растительного компонента биогеоценозов первично зарастающих техногенных субстратов. Сведения о запасах растительного вещества, продукции, начальном почвообразовании и характере биологического круговорота при первичной сукцессии на севере в литературе минимальны. В конце 80-х годов XX века была сформулирована основная задача исследований в Сибири в области рекультивации земель, нарушенных промытленностью - разработка теории и технологии биологической рекультивации. Одним из ключевых исследований в рамках этой задачи было изучение организации, функционирования и эволюции техногенных ландшафтов и биогеоценозов и процессов формирования почв [Биологические ресурсы Сибири, 1988]. В связи с этим нами проводилось изучение развития растительного покрова и почвы на карьерах в северной тайге, что представляет собой практический и теоретический интерес и является актуальной проблемой экологии и почвоведения.

Цель исследований. Изучить направление сукцессии, продуктивность растительных сукцессионных сообществ и некоторые черты инициального почвообразования на карьерах в северной тайге Западной Сибири. Задачи исследований:

1. Изучить начальные стадии сукцессии растительности при зарастании карьеров разного возраста.

3. Установить факторы, влияющие на характер зарастания.

4. Выявить физико-химические параметры молодых почв карьеров.

5. Установить ведущие почвенные процессы и направление почвообразования на карьерах.

Научная новнзна. Впервые для зарастающих карьеров северной тайги Западной Сибири определены запасы надземной и подземной фито-массы и чистая первичная продукция (надземная и подземная) травяных фитоценозов на различных стадиях сукцессии. Новым для подзоны северной тайги является определение запасов надземной фитомассы и корней в древостоях при лесном зарастании карьеров, а также определение годового прироста и надземной продукции деревьев. К научной новизне относится оценка накопления органического углерода и элементов питания (N, Р, К) в молодых почвах карьеров. Высказана гипотеза о направлении почвообразования при первичной сукцессии в северной тайге Западной Сибири.

Личный вклад. Все образцы (растительные и почвенные) отбирались самим автором в течение трех полевых сезонов. В лабораторных условиях автором проводилась обработка всех растительных образцов, которая заключалась в разделении фитомассы на фракции в соответствии с видовой принадлежностью, возрастом и выполняемыми функциями. Автором проводилось определение температуры, влажности и полной влагоем-кости почвы. Определение содержания органического углерода, элементов питания и гранулометрический состав почвенных образцов проводились в лаборатории географии и генезиса почв и лаборатории агрохимии ИПА СО РАН с предварительной подготовкой образцов для анализа автором. Полученные материалы анализировались и обобщались лично автором.

Теоретическая значимость. Выявлены особенности формирования фитоценозов и особенности начальных этапов почвообразования в карьерных выработках в северной тайге Западной Сибири. Описаны стадии сукцессии зарастания карьеров и показана роль антропогенного фактора в развитии сукцессии. Полученные результаты вносят вклад в теорию биологического круговорота. В зависимости от типа зарастания, ведущими почвенными процессами являются дерновый при травяном зарастании и альфегумусовый при зарастании сосной.

Практическая значимость. Травяное зарастание карьерных выработок идет достаточно активно, внесение торфа на поверхность карьеров не увеличивает скорость сукцессии. Было показано, что на карьерах, использовавшихся под складирование отходов, развиваются высокопродуктивные мезофитные луга, где растения используют питательные элементы, находящиеся в мусоре. Поэтому для более интенсивного травяного зарастания можно в течение некоторого времени использовать карьеры под свалку нетоксичного бытового мусора, после чего засыпать слоем песка и оставлять для естественного зарастания. Восстановление растительности и почвообразование на карьерах с сосновым древостоем идет медленно и требует разработки комплекса мер по улучшению лесовозобновления.

Защищаемые положения.

Первые стадии сукцессии зависят от глубины залегания грунтовых вод. При близком залегании грунтовых вод на начальных этапах развивается травянистая растительность, при глубоком - лесная.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на Всероссийской конференции "Проблемы региональной экологии" (Томск, 2000 г.), IV Всероссийской конференции "Проблемы эволюции почв" (Пу-щино, 2001 г.), Международном полевом симпозиуме "Торфяники Западной Сибири: прошлое и настоящее" (Ноябрьск, 2001 г.), на конференции молодых ученых " Экологические механизмы динамики и устойчивости биоты" (Екатеринбург, 2004), а также на лабораторных семинарах в Институте почвоведения и агрохимии СО РАН.

Публикация результатов. По теме диссертации опубликовано четыре статьи, в том числе две - в рецензируемом журнале "Вестник Томского университета", а также трое тезисов докладов.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и приложений. Она изложена на 150 страницах машинописного текста, содержит 25 таблиц, 14 рисунков, 18 фотографий и приложения, включающие 7- таблиц. Библиографический список использованной литературы включает 176 источников, из них 7 на иностранных языках.

Заключение Диссертация по теме "Почвоведение", Коронатова, Наталья Геннадьевна

ВЫВОДЫ

Полученные данные о процессах развития фитоценозов и почвообразовании в песчаных и супесчаных карьерах северной тайги Западной Сибири позволяют сделать следующие выводы:

1. На первых этапах сукцессии тип зарастания на карьерах зависит от глубины залегания грунтовых вод: на карьерах с близким залеганием поселяется и развивается травянистая растительность, с глубоким - древесная.

2. При травяном зарастании на выположенных склонах карьеров формируется катена, каждая позиция которой характеризуется своим специфичным фитоценозом, запасами растительного вещества и первичной продукцией. Растительность на катенах распределяется в соответствии с градиентом влажности. В верхних частях склонов, где поселялись луговые и лесные виды, на продвинутых стадиях сукцессии появляются проростки деревьев. В ходе дальнейшей сукцессии здесь вероятно развитие таежного сообщества. В нижних частях склонов и вокруг водоемов поселяются болотные виды, дающие высокий запас растительного вещества. В аккумулятивных позициях катен со временем, вероятно, сформируются болотные фитоценозы.

3. Присыпка торфом карьеров не увеличивает скорость сукцессии на начальных стадиях. Увеличение скорости сукцессии происходит при обогащении почвообразующей породы элементами минерального питания за счет бытовых отходов, складируемых в карьер. При этом травянистая растительность быстро захватывает свободную поверхность, и скорость накопления органического углерода в верхнем слое почв увеличивается.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Коронатова, Наталья Геннадьевна, Новосибирск

1. Андреев Д.П., Пугачев А.А. Особенности почвообразования на техногенных территориях тундровой зоны // Проблемы антропогенного почвообразования: Тез. докл. междунар. конф. 16-21 июня 1997 г. Т. 1. -Москва, 1997 - С. 256-258.

2. Андреяшкина Н.И., Горчаковский П.Л. Продуктивность кустарниковых, кустарничковых и травяных сообществ лесотундры и методика ее оценки // Экология 1972. - № 3. - С. 5-12.

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

4. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: Изд-во МГУ, 1962.-489 с.

5. Архипов С.А. О некоторых особенностях развития морфоструктуры Западно-Сибирской низменности // Кайнозой Западной Сибири: Сб. ст. / Отв. ред. В.А. Николаев. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1968. -С. 114-133.

6. Архипов С.А. Четвертичный период в Западной Сибири. Новосибирск: Наука, 1971.-330 с.

7. Архипов С.А., Вдовин В.В., Мизеров Б.В., Николаев В.А. ЗападноСибирская равнина. М.: Наука, 1970. - 280 с.

8. Атлас Тюменской области / Отв. ред. И.П. Заруцкая. М. - Тюмень, 1971.

9. Базилевич Н.И. Биологическая продуктивность экосистем Северной Евразии. М.: Наука, 1993. - 294 с.

10. Баранник Л.П. Лесопосадки на послепромышленных землях в Кузбассе // Проблемы рекультивации земель в СССР. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1974. - С. 237-240.

11. Баранник Л.П., Кандрашин Е.Р. Лесовозобновление на породных отвалах угольных разрезов Южного Кузбасса // Почвообразование в техногенных ландшафтах / Под ред. С.С. Трофимова. Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1979. - С. 172-179.

12. Биологические ресурсы Сибири. Состояние и тенденции развития, проблемы охраны и рационального использования / В.Н. Андреев, Д.К. Беляев, Т.А. Вагина и др.; Отв. ред. Р.В. Ковалев. Новосибирск, 1988. -336 с.

13. Бридицкайте Р.Ю. Особенности почвообразования в песчаных ландшафтах Литовской ССР: Автореф. дис. . канд. геогр. наук. Каунас, 1971. -22 с.

14. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв и грунтов: Учеб. пособие. М.: Высшая школа, 1973. - 416 с.

15. Важенин И.Г. Песчаные и супесчаные подзолистые почвы и их плодородие. (По результатам работ станции за 1929-38 гг.) Соликамск, 1939. -126 с.

16. Васильев С.В., Титов Ю.В. Пойменные леса таежной зоны Западной Сибири // Биологические ресурсы и природопользование: Сб. науч. тр. / Отв. ред. Ю.В. Титов. Вып. 2. - Нижневартовск: Изд-во Нижневартовского педагогического института, 1998. - С. 3-21.

17. Васильевская В.Д., Григорьев В.Я. Биологические показатели деградации и самовосстановления почвенно-растительного покрова тундр // Сибирский экологический журнал. 2002. - № 3. - Том IX. - С. 355-370.

18. Васильевская В.Д., Иванов В.В., Богатырев Л.Г. Почвы севера Западной Сибири. М.: Изд-во МГУ, 1986. - 228 с.

19. Веденина А.А. Почвы на локальных моренах в западных районах Ленинградской области: Автореф. дис. канд. биол. наук. Л., 1981.-23 с.

20. Возбуцкая А.Е. Химия почвы. М.: Высшая школа, 1968. - 428 с.

21. Воронин А.Д. Основы физики почв: Учеб. пособие. М.: Изд-во МГУ, 1986-244 с.

22. Воронов А.Г. Геоботаника. М.: Высшая школа, 1973. - 384 с.

23. Гаджиев И.М., Курачев В.М., Андроханов В.А. Стратегия и перспективы решения проблем рекультивации нарушенных земель. Новосибирск: ЦЭРИС, 2001.-38 с.

24. Гаджиев И.М., Курачев В.М., Хмелев В.А. Особенности развития почв Западно-Сибирской равнины и некоторые вопросы их классификации. // Проблемы сибирского почвоведения: Сб. ст. / Отв. ред. В.Б. Ильин. -Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1977. С. 5-16.

25. Гаель А.Г., Смирнова Л.Ф. Пески и песчаные почвы. М.: ГЕОС, 1999. -252 с.

26. Глазовская М.А. Почвы мира: география почв. Кн. 2. - М.: Изд-во МГУ, 1973.-428 с.

27. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Высшая школа, 2001. - 479 с.

28. Горбунов Н.И. Почвенные коллоиды и их значение для плодородия. М.: Изд-во "Наука", 1967. - 160 с.

29. Грачева Р.Г. Почвообразование на рекультивированных карьерно-отвальных комплексах в зоне Южной тайги // Проблемы антропогенного почвообразования: Тез. докл. междунар. конф. 16-21 июня 1997г. -Т. 1 Москва, 1997 - С. 269-271.

30. Груздев Б.И., Мартыненко В.А. Растительный покров техногенных участков на европейском Севере // Освоение севера и проблема рекультивации: Докл. III междунар. конф. 25-28 апреля 1994 г. Сыктывкар, 1994. -С. 103-107.

31. Гумусообразование в техногенных экосистемах / Трофимов С.С., Наплеко-ва Н.Н., Кандрашин Е.Р. и др. Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1986.- 166 с.

32. Денисик Г.И. Особенности формирования растительного покрова техногенных ландшафтов Подолья // Растения и промышленная среда: Сб. науч. тр. / Отв. ред. Т.С. Чибрик. Свердловск: УрГУ, 1984. -С. 121-125.

33. Дергачева М.И. Органическое вещество почв: статика и динамика. (На примере Западной Сибири). Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1984. - 152 с.

34. Диагностика и классификация почв Западной Сибири / Мищенко JI.H., Не-упокоев А.А., Прудникова В.М. и др. Омск, 1981. - 64 с.

35. Дмитриев Е.А. Математическая статистика в почвоведении. М.: Изд-во МГУ, 1972. - 292 с.

36. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д., Афанасьева Т.В. Таежное почвообразование в континентальных условиях. М.: Изд-во МГУ, 1981. - 216 с.

37. Добровольский Г.В., Шеремет Б.В., Афанасьева Т.В., Палечек JI.A. Почвы. Энциклопедия природы России. М.: ABF, 1998. - 368 с.

38. Еруков Г.В., Власкова Г.В. Гидротермический режим почв сосновых лесов // Генезис и свойства песчаных почв Карелии: Сб. ст. / Отв. ред. Л.С. Козловская, P.M. Морозова. Л.: Наука, 1982. - С. 46-63.

39. Етеревская Л.В., Угарова В.А. Процессы почвообразования в техногенных ландшафтах степи УССР // Почвообразование в техногенных ландшафтах / Под ред. С.С. Трофимова. Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1979.-С. 140-155.

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

41. Зайдельман Ф.Р. Режим и условия мелиорации заболоченных почв. М.: Колос, 1975.-320 с.

42. Зайцев Г.Н. Математика в экспериментальной ботанике. М.: Наука, 1990. - 296 с.

43. Западная Сибирь / Отв. ред. Г.Д. Рихтер. М.: Изд-во АН СССР, 1963. -488 с.

44. Зонн С.В. Железо в почвах (Генетические и географические аспекты). М.: Наука, 1982.-208 с.

45. Иваненко Н.К. Формы калия в подзолистых почвах разного гранулометрического состава // Почвообразование на Кольском севере: Сб. науч. тр. / Под ред. В.В. Никонова. Апатиты, 1989. - С. 48-54.

46. Ижевская Т.И. Особенности развития корневых систем растений на отвалах буроугольных разработок // Проблемы рекультивации земель в СССР / Отв. ред. С.С. Трофимов. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1974.-С. 183-188.

47. Исаков Ю.А., Казанская Н.С., Тишков А.А. Зональные закономерности динамики экосистем. М.: Наука, 1986. - 152 с.

48. Капелькина Л.П. Условия и особенности восстановления нарушенных ландшафтов Севера // Освоение севера и проблемы рекультивации: Докл. III междунар. конф. 27-31 мая 1997 г. Сыктывкар, 1997 -С. 13-16.

49. Классификация и диагностика почв СССР / Составители: В.В. Егоров,

50. B.М. Фридланд, Н.Н. Розов. М.: Колос, 1977. - 224 с. Классификация почв России / Составители: Л.Л. Шишов, В.Д. Тонконогов,

51. И.И. Лебедева. М.: Почв, ин-т им. В.В. Докучаева РАСХН, 1997. -236 с.

52. Кононова М.М. Органическое вещество почвы, его природа, свойства и методы изучения. М.: Изд-во АН СССР, 1963. - 316 с.

53. Коронатова Н.Г. Зарастание песчаных карьеров в зоне северной тайги // Проблемы региональной экологии: Материалы II всероссийской конф., Томск, 15-19 мая 2000 г. Выпуск 8. - Новосибирск: Изд-во Сиб. отд-ния РАН, 2000. - С. 201 - 202.

54. Коронатова Н.Г. Начальные этапы формирования растительного покрова и почв в карьерных выработках северной тайги Западной Сибири // Проблемы эволюции почв: Тез. докл. IV всероссийской конф. 9-12 апреля 2001 г. Пущино, 2001. - С. 124 - 125.

55. Корсунов В.М., Ведрова Э.Ф. Диагностика почвообразования в зональных лесных почвах. Новосибирск: Наука, 1982. - 160 с.

56. Корсунов В.М., Ведрова Э.Ф., Красеха Е.Н. Почвенный покров таежных ландшафтов Сибири. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1988. - 167 с.

57. Косых Н.П. Болотные экосистемы таежной зоны Западной Сибири: фито-масса и продукция: Автореф. дисс. . канд. биол. наук. Томск, 2003. -23 с.

58. Косых Н.П., Миронычева-Токарева Н.П., Блойтен В. Продуктивность болот южной тайги Западной Сибири // Вестник Томского гос. ун-та. -Сер. "Биологические науки (биология, почвоведение, лесоведение)". -Приложение № 7. Томск, 2003. - С. 142-152.

59. Кузнецова И.В. Значение микропонижений в формировании почвенного покрова северной части Еренгей и использование искусственного микрорельефа в борьбе с засухой: Автореф. дисс, . канд. биол. наук. М., 1960.-20 с.

60. Кузьмина Г.П. Культуры сосны в техногенных условиях КАТЭКа // Биологическая рекультивация нарушенных земель: Материалы междунар. совещания 26-29 августа 1996 г. Екатеринбург, 1997. - С. 136-140.

61. Куляпина Е.Д. Особенности восстановления почвенного покрова на 30-летнем отвале Осинниковского угольного разреза // Почвенно-геохимические процессы в ландшафтах юга Западной Сибири / Отв. ред. В.М. Курачев. Новосибирск: ЦЭРИС, 2001. - С. 4-12.

62. Курачев В.М., Андроханов В.А. Классификация почв техногенных ландшафтов // Сибирский экологический журнал. 2002 - № 3. - С. 255-261.

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. 205-213.

64. Лазарева И.П., Морозова P.M. Формы железа в песчаных почвах // Генезис и свойства песчаных почв Карелии: Сб. ст. / Отв. ред. Л.С. Козловская, P.M. Морозова. Л.: Наука, 1982. - С. 64-73.

65. Лазуков Г.И. Антропоген северной половины Западной Сибири (полеогео-графия). М.: Изд-во МГУ, 1972. - 128 с.

66. Логофет Д.О. Сукцессионная динамика растительности: классические концепции и современные модели // Экология в России на рубеже 21 века (наземные экосистемы) / Под ред. И.А. Шилова. М.: Научный мир, 1999.-С. 70-98.

67. Лялин С.П. Ожелезненные неоподзоленные почвы на кварцевых песках в различных природных зонах европейской части СССР: Автореф. дис. . канд. геогр. наук. М., 1975. - 20 с.

68. Ляпунов А.А., Титлянова А.А. Системный подход к изучению обменных процессов в биогеоценозе // Бот. журн. 1974. - Т. 59, № 8. -С. 1081-1092.

69. Магомедова М.А., Морозова Л.М. Оценка перспектив естественного восстановления растительности на техногенно-нарушенных территориях полуострова Ямал // Освоение севера и проблемы рекультивации:

70. Докл. Ill междунар. конф. 27-31 мая 1997 г. Сыктывкар, 1997 -С. 108-114.

71. Махонина Г.И. Состав гумуса почв, образующихся на буроугольных отвалах при естественном зарастании // Проблемы рекультивации земель в СССР / Отв. ред. С.С. Трофимов. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1974.-С. 205-209.

72. Махонина Г.И. Начальные процессы почвообразования на породных отвалах липовского месторождения никеля // Почвообразование в техногенных ландшафтах / Под ред. С.С. Трофимова. Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1979. - С. 123-135.

73. Махонина Г.И. Фосфатное состояние молодых почв на промышленных отвалах Урала // Растения и промышленная среда: Сб. науч. тр. / Отв. ред. Т.С. Чибрик. Свердловск: УрГУ, 1989. - С. 81-87.

74. Махонина Г.И. Скорость гумусонакопления на самозарастающих отвалах Урала // Растения и промышленная среда: Сб. науч. тр. / Отв. ред. Т.С. Чибрик. Свердловск: УрГУ, 1990. - С. 22-33.

75. Махонина Г.И. Экологические аспекты почвообразования в техногенных экосистемах Урала. Екатеринбург: Изд-во УрГУ, 2003. - 356 с.

76. Махонина Г.И., Тихомирова Е.Б. Азот в почвах техногенных экосистем Урала // Растения и промышленная среда: Сб. науч. тр. / Отв. ред. Т.С. Чибрик. Свердловск: УрГУ, 1990. - С. 34-44.

77. Месяц С.П., Кириллова А.А. Восстановление нарушенных земель при разработке месторождений в условиях Севера // Освоение севера и проблемы рекультивации: Докл. III междунар. конф. 27-31 мая 1997 г. -Сыктывкар, 1997 С. 303-304.

78. Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Наука о растительности (история и современное состояние основных концепций). Уфа: Изд-во Гилем, 1998. - 413с.

79. Миронова С.И. Растительность техногенных ландшафтов северо-востока Якутии и проблема их биологической рекультивации // Освоение севеpa и проблема рекультивации: Докл. III междунар. конф. 25-28 апреля 1994 г. Сыктывкар, 1994 - С. 125-127.

80. Миронова С.И. Техногенные еукцесеионные системы растительности Якутии (на примере Западной и Южной Якутии). Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 2000. - 152 с.

81. Миронычева-Токарева Н.П. Динамика растительности при зарастании отвалов (на примере КАТЭКа). Новосибирск: Наука, Сиб. предприятие РАН, 1998.- 172 с.

82. Молчанов А.А., Смирнов В.В. Методика изучения прироста древесных растений. М.: Наука, 1967. - 100 с.

83. Мордкович В.Г., Шатохина Н.Г., Титлянова А.А. Степные катены. Новосибирск: Наука. Сиб.отд-ние, 1985. - 115 с.

84. Моторина Л.В., Ижевская Т.И. О связи растительности с грунтами при естественном зарастании отвалов открытых разработок в Подмосковном угольном бассейне // Восстановление земель после промышленных разработок: Сб. ст. М.: Колос, 1967. - С. 68-78.

85. Накаряков А.В. Почвообразование в техногенных ландшафтах отработанных россыпей Среднего Урала и возможности их рекультивации: Ав-тореф. дис. .канд. биол. наук. Новосибирск, 1980. 20 с.

86. Никифорова А.С. Железистые новообразования почв южно-таежной подзоны Европейской территории России генезис, свойства, диагностическое значение: Автореф. . докт. биол. наук. - М., 1997. - 49 с.

87. Одум Ю. Экология. Т. 2. - М.: Мир, 1986. - 376 с.

88. Основы использования и охраны почв Западной Сибири / С.С. Трофимов, В.И. Щербинин, В.В. Реймхе и др.; Отв. ред. И.М. Гаджиев. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1989. - 226 с.

89. Переверзев В.Н., Иваненко Н.К. Калий в подзолистых почвах Кольского полуострова. Апатиты, 1998. - 118 с.

90. Переверзев В.Н., Кислых Е.Е. Азот в почвах Кольского полуострова. Д.: Наука, 1978.- 128 с.

91. Переверзев В.Н., Кошлева В.А. Зональные особенности группового и фракционного состава фосфатов автоморфных подзолистых почв Кольского полуострова // Почвообразование на Кольском севере: Сб. науч. тр. / Под ред. В.В. Никонова. Апатиты, 1989. - С. 31-48.

92. Переверзев В.Н., Кошлева В.А. Фосфор в подзолистых почвах разного гранулометрического состава // Почвоведение. 1990 - № 7. - С. 39-47.

93. Пономаренко С.В. Развитие профиля на начальных стадиях почвообразования: Автореф. дис. канд. биол. наук. М.: 1986. - 18 с.

94. Полевая геоботаника: В 4 т. / Под ред. Е.М. Лавренко, А.А. Корчагина. -М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1959-1972. Т. 1-4.

95. Полывяный П.М. Дерново-слабоподзолистые песчаные почвы на боровых песках Украинского Полесья, их происхождение, свойства и пути использования: Автореф. дис. канд. с/х наук. Киев, 1965. - 21 с.

96. Почвенно-географическое районирование СССР / Отв. ред. П.А. Летунов. -М.: Изд-во АН СССР, 1962. 424 с.

97. Практикум по грунтоведению / Под ред. В.Т. Трофимова, В.А. Королева. -М.: Изд-во МГУ, 1993. 390 с.

98. Работнов Т.А. Фитоценология. М.: Изд-во МГУ, 1992. - 352 с.

99. Растворова О.Г. Физика почв: Практическое руководство. Л.: Изд-во Ле-нингр. ун-та, 1983. - 196 с.

100. Растительный покров Западно-Сибирской равнины / И.С. Ильина, Е.И. Лапшина, Н.Н. Лавренко и др. Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1985.-250 с.

101. Рейнин И.В., Лазуков Г.И., Левковская Г.М. Итоги изучения четвертичных отложений севера Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции // Геология и нефтегазоносность севера Западной Сибири: Сб. ст. Л.: Гостоптехиздат, 1963- С. 102- 120.

102. Роде А.А. Водные свойства почв и грунтов. М.: Изд-во АН СССР, 1955. -132 с.

103. Родин Л.Е., Ремезов Н.П., Базилевич Н.И. Методические указания к изучению динамики и биологического круговорота в фитоценозах. Л.: Наука. Ленинградское отд-ние, 1968. - 144 с.

104. Розанов Б.Г. Морфология почв. М.: Изд-во МГУ, 1983. - 320 с.

105. Русанова Г.В. Микроморфология таежных почв. Л.: Наука, 1987. - 152 с.

106. Русанова Г.В. Микроморфология антропогенно-измененных почв (на примере тундровых и таежных почв Русской равнины и северного Урала). -Екатеринбург: УрО РАН, 1998. 160 с.

107. Самойлова Е.М. Почвообразующие породы. М.: Изд-во МГУ, 1983. -173 с.

108. Семко А.П. Гидротермический режим целинных и окультуренных почв северной тайги Кольского полуострова: Автореф. дисс. . канд. биол. наук. Л., 1980. - 24 с.

109. Симонов Г.А. Состояние и эволюция минеральной массы почв: генетические аспекты. СПб: Наука, 1993. - 208 с.

110. Смоленцев Б.А. Структура почвенного покрова Сибирских Увалов. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2002. - 118 с.

111. Сорокин О.Д. Прикладная статистика на компьютере. Новосибирск: ГУП РПО СО РАСХН, 2004. - 162 с.

112. Сукцессии и биологический круговорот / А.А. Титлянова, Н.А. Афанасьев, Н.Б. Наумова и др.; отв. ред. В.М. Курачев. Новосибирск: ВО "Наука". Сибирская издательская фирма, 1993 - 157 с.

113. Сумина О.И. К анализу разнообразия растительности карьеров (На примере карьеров севера Западной Сибири) // Освоение севера и проблемы рекультивации: Докл. III междунар. конф. 27-31 мая 1997 г. Сыктывкар, 1997-С. 76-87.

114. Сумина О.И., Яцкевич В.В. Цветковые на техногенных местообитаниях Чукотки // Вестник Ленинградского университета 1990 - Сер. 3, вып. 3 -С. 41-44.

115. Сумина О.И., Яцкевич В.В. Активность цветковых растений при заселении техногенных местообитаний Чукотки (на примере карьеров щебня) // Вестник Ленинградского университета 1990 - Сер. 3, вып. 4 - С. 51-54.

116. Тарабукина В.Г. Техногенная трансформация мерзлотных почв Южной Якутии // Проблемы прикладной экологии Севера. Экология, рациональное использование и охрана мерзлотных почв: Материалы научно-практической конф. 29 марта 2002 г. Якутск, 2002. - С. 69-73.

117. Таргульян В.О. Почвообразование и выветривание в холодных гумидных областях. М.: Наука, 1971. - 268 с.

118. Титлянова А.А. Изучение биологического круговорота в биогеоценозах (Методическое руководство). Новосибирск, 1971. - 32 с.

119. Титлянова А.А. Биологический круговорот углерода в травяных биогеоценозах. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1977. - 224 с.

120. Титлянова А.А. Первичная продукция и запасы гумуса в экосистемах // Проблемы почвоведения в Сибири: Сб. науч. тр. / Отв. ред. И.М. Гад-жиев. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1990. - С. 47-53.

121. Титлянова А.А., Базилевич Н.И., Снытко В.А. и др. Биологическая продуктивность травяных экосистем. Географические закономерности и экологические особенности. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1988. -134 с.

122. Титлянова А.А., Косых Н.П., Миронычева-Токарева Н.П., Романова И.П. Подземные органы растений в травяных экосистемах. Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 1996. - 128 с.

123. Титлянова А.А., Тесаржова М. Режимы биологического круговорота. Новосибирск: Наука. Сиб.отд-ние, 1991. - 150 с.

124. Тишков А.А. Географические закономерности природных и антропогенных сукцессий: Автореф. дисс. докт. геогр. наук. М., 1994. - 81 с.

125. Тишков А.А. Экологическая реставрация нарушенных экосистем Севера. -М.: Изд-во У РАО, 1996. 116 с.

126. Тонконогов В.Д. Подзолообразование на кварцевых песках (на примере севера Русской равнины): Автореф. дис. . канд. с/х наук. Москва, 1972.-38 с.

127. Трофимов С.С., Рагим-заде Ф.К. Проблемы оптимизации техногенных экосистем Сибири // Техногенные экосистемы. Организация и функционирование. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1985. - С. 3-12.

128. Трофимов С.С., Таранов С.А., Рагим-заде Ф.К., Фаткулин Ф.А., Кандра-шин Е.Р. Рекультивация и почвообразование // Проблемы сибирского почвоведения: Сб. ст. / Отв. ред. В.Б. Ильин. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1977. - С. 52-72.

129. Трофимов С.С., Титлянова А.А., Клевенская И.Л. Системный подход к изучению процессов почвообразования в техногенных ландшафтах // Почвообразование в техногенных ландшафтах / Под ред. С.С. Трофимова. Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1979. - С. 3-19.

130. Тыртиков А.П. Динамика растительного покрова и развитие вечной мерзлоты в Западной Сибири. М.: Изд-во МГУ, 1974. - 200 с.

131. Фаткулин Ф.А. Органическое вещество молодых почв техногенных экосистем Кузбасса: Автореф. дис. .канд. биол. наук. Новосибирск, 1987. -17 с.

132. Федотов В.И. Естественные фитоценозы техногенных ландшафтов Курской магнитной аномалии // Растения и промышленная среда: Сб. науч. тр. / Отв. ред. Т.С. Чибрик. Свердловск: УрГУ, 1984. - С. 22-29.

133. Хабаров А.В. Почвообразование на песках юго-востока Русской равнины. -М.: Наука, 1977.- 164 с.

134. Хабаров А.В. Обзор песков и песчаных почв мира // Особенности песчаных почв и их использование. М., 1979. - С. 167-196.

135. Хитун О.В., Ребристая О.В. Реакция растительных сообществ на техногенные нарушения в подзоне северных гипоарктических тундр Ямала // Освоение севера и проблема рекультивации: Докл. III междунар. конф. 25-28 апреля 1994 г. Сыктывкар, 1994 - С. 69-70.

136. Хитун О.В., Ребристая О.В. Особенности видового состава растений, заселяющих нарушенные экотопы в центральной части полуострова Ямал // Освоение севера и проблемы рекультивации: Докл. III междунар. конф. 27-31 мая 1997 г. Сыктывкар, 1997 - С. 132-134.

137. Хмелинин И.Н. Фосфор в подзолистых почвах и процессы трансформации его соединений. Д.: Наука, 1984. - 151 с.

138. Чижиков П.Н. Карта почвообразующих пород европейской части СССР: Пояснительный текст. М., 1968. - 40 с.

139. Шенников А.П. Введение в геоботанику. Д.: Изд-во ЛГУ, 1964. - 448 с.

140. Шилова И.И. Естественное зарастание породных отвалов некоторых предприятий цветной металлургии Урала и Сибири // Проблемы рекультивации земель в СССР. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1974. -С. 165-172.

141. Шилова И.И. Первичные сукцессии растительности на техногенных песчаных обнажениях в нефтегазодобывающих районах Среднего Приобья // Экология. 1977. - № 6. - С. 5-14.

142. Шилова И.И., Капелькииа Л.П., Назирова З.М. Мхи и лишайники техногенных местообитаний // Растения и промышленная среда: Сб. науч. тр. / Отв. ред. Т.С. Чибрик. Свердловск: УрГУ, 1992. - С. 7-27.

143. Шишова B.C. Свойства и некоторые вопросы генезиса песчаных и супесчаных почв северо-западной части Мещерской низменности: Автореф. . канд. с/х наук. Москва, 1966. - 20 с.

144. Щербатенко В.И., Кандрашин Е.Р. Естественная растительность отвально-карьерных ландшафтов Сибири // Восстановление техногенных ландшафтов Сибири (теория и технология) / Отв. ред. С.С. Трофимов. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1977. - С. 65-80.

145. Щербатенко В.И., Шушуева М.Г. Характерные черты сингенеза растительности на гидроотвалах громотеинского разреза в Кузбассе // Проблемы рекультивации земель в СССР / Отв. ред. С.С. Трофимов. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1974. - С. 172-180.

146. Экология и рекультивация техногенных ландшафтов / И.М. Гаджиев, В.М. Курачев, Ф.К. Рагим-заде и др.; отв. ред. В.М. Курачев. Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1992. - 305 с.

147. Элементарные почвообразовательные процессы: Опыт концептуального анализа, характеристика, систематика / Н.А. Караваева, В.О. Таргульян, А.Е. Черкинский и др.; Отв. ред. Н.А. Караваева, С.В. Зонн. М.: Наука, 1992.- 184 с.

148. Carbon Storage and Atmospheric Exchange by West Siberian Peatlands / Ed. by W. Bleuten, E.D. Lapshina. Utrecht, Tomsk, 2001.- 122 p.

149. Gerei L., Zentay T. Properties of calcareous sandy soils and their reclamation: Pap. Hung. Contrib. 15th Int. Congr. Soil Sci., Acapulco, 10-16 July, 1994 // Agrokem. es talajt. 1994. - 43 № 1-2.

150. Goldthwait R.P., Loewe F., Ugolini F.C. et al. Soil development and ecological succession in a deglaciated area of Muir Inlet, Southeast Alaska. Columbus, The Ohio state univ., 1966. - 168 p.

151. Harper K.A., Kershaw G.P. Soil characteristics of 48-year-old borrow pits and vehicle tracks in shrub tundra along the CANOL № 1. Pipeline corridor, Northwest Territories, Canada // Arct. and Alp. Res. 1997. - 29 № 1.

Информация о работе

Коронатова, Наталья Геннадьевна
кандидата биологических наук
Новосибирск, 2004
ВАК 03.00.27

Диссертация

Развитие почвенно-растительного покрова на песчаных карьерах в северной тайге Западной Сибири - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы