Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Состояние осушаемых луговых почв Челябинского угольного бассейна, техногенно затопленных при повышении уровня поверхностных вод

ВАК РФ 03.02.13, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Состояние осушаемых луговых почв Челябинского угольного бассейна, техногенно затопленных при повышении уровня поверхностных вод"

Калганов Антон Александрович

СОСТОЯНИЕ ОСУШАЕМЫХ ЛУГОВЫХ ПОЧВ ЧЕЛЯБИНСКОГО УГОЛЬНОГО БАССЕЙНА, ТЕХНОГЕННО ЗАТОПЛЕННЫХ ПРИ ПОВЫШЕНИИ УРОВНЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД

03.02.13 - почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

2 о о::т г/.]

Уфа 2011

4857766

Работа выполнена в Институте агроэкологии - филиале государственного бюджетного образовательного учреждения Высшего профессионального образования «Челябинская государственная агроинженерная академия»

Научный руководитель: УФИМЦЕВА Лариса Викторовна

кандидат биологических наук, доцент кафедры экологии, агрохимии и защиты растений Института агроэкологии - филиал ФГБОУ ВПО ЧГАА, г. Челябинск.

Официальные оппоненты: БАГАУТДИНОВ Фатих Ягудович

доктор биологических наук, профессор кафедры агрохимии, защиты растений и агроэкологии ФГБОУ ВПО Башкирский ГАУ, г. Уфа;

ЕРЁМЧЕНКО Ольга Зиновьевна

доктор биологических наук, профессор, заведующая кафедрой физиологии растений и микроорганизмов ГОУ ВПО «Пермский государственный университет», г. Пермь.

Ведущая организация: Учреждение Российской академии наук

Институт биологии Уфимского научного центра РАН, г. Уфа.

Защита диссертации состоится 2 ноября 2011 г. в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д 220.003.01 при ФГБОУ ВПО Башкирский ГАУ по адресу: 450001, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. 50-летия Октября, 34.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО Башкирский ГАУ.

Автореферат разослан 1 октября 2011 г. и размещен на официальном сайте Министерства образования и науки Российской Федерации и ФГБОУ ВПО Башкирский ГАУ www.bsau.ru.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор сельскохозяйственных наук, доцент

Р.Р. Гайфуллин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Горнодобывающая промышленность оказывает существенное негативное воздействие на биосферу, особенно на водный бассейн, почвенный покров и ландшафт. Это приводит к возникновению острых экологических проблем разного уровня, одной из которых является подтопление территорий и расширение площадей локального переувлажнения.

При разработке угольных месторождений на территории Копейского угленосного района Челябинского буроугольного бассейна предприятием ОАО «Челябинскуголь» нарушено более 1200 га земель. За десятилетия горных работ и выемки угля с подземных горизонтов шахты «Красная горнячка» появились плавные проседания почвы. При работе шахт уровень подземных вод сдерживался благодаря откачке воды в озера Третье и Четвертое. При ликвидации шахты по причине отсутствия речной системы и постоянного водостока возникли проблемы подтапливания и заболачивания сельскохозяйственных угодий, жилой застройки города Копейска, затоплением отдельных участков автотрассы областного значения «Копейск - Вахрушево», критическим поднятием воды озер Третьего и Четвертого, прилегающих к ним болот, карьеров, прудов, подмывание железнодорожной насыпи Транссибирской магистрали, угрожая безопасности движения железнодорожного транспорта.

С целью предотвращения дальнейшего подтопления реализован проект по снижению уровня озер, предусмотренный программой ликвидации шахты «Красная Горнячка» ОАО «Челябинскуголь», утвержденный приказом ГУ ГУРШ № 80 от 11.06.04 «Предотвращение подтопления и заболачивания поверхности ликвидируемой шахты (водоотлив)», в рамках которого ведется мониторинг гидрогеологической обстановки и гидродинамического режима озер. При этом, практически, не уделяется внимание состоянию почв и растительного покрова территорий, техногенно нарушенных при разработке угольного месторождения. В связи с этим, особую актуальность приобретают вопросы оценки направленности и интенсивности протекания почвенных процессов и тесно связанных с ними этапов восстановления растительных сообществ на территориях Копейского угленосного района.

Работа выполнена в Институте агроэкологии - филиале ФГБОУ ВПО «Челябинская государственная агроинженерная академия» в 2005-2010 годах. Исследования проводились непосредственно автором диссертационной работы в рамках плана НИР кафедры системного анализа, химии и защиты растений по теме «Физические и химические основы устойчивости черноземных почв Южного Зауралья к антропогенным воздействиям» (номер государственной регистрации 01200500293).

Цель исследований. Изучить направленность и интенсивность1 процессов почвообразования и динамики растительных сообществ при подтоплении и последующем осушении на территории Копейского угленосного района.

Задачи исследований:

- проанализировать характер антропогенного воздействия на почвенно-

растительный комплекс при разработке угольных месторождений и их ликвидации;

- дать агроэкологическую характеристику природного комплекса «почва-растение», не подвергшегося затоплению;

- выявить характер и интенсивность изменения физических, физико-химических и химических свойств осушаемых вторичных солончаковых почв, техногенно нарушенных при затоплении высокоминерализоваиными поверхностными водами;

- выявить степень влияния химического состава поверхностных вод на направленность почвенных процессов при осушении вторичных солончаков;

- установить закономерности восстановления лугового фитоценоза при осушении и их связи с направленностью почвенных процессов.

Научная новизна. Впервые на территории Копейского угленосного района Челябинского буроугольного бассейна установлены закономерности восстановления почв и растительных сообществ осушаемых вследствие техногенного затопления высокоминерализованными поверхностными водами при угледобыче.

Материалы исследований являются базой для научно-обоснованного прогнозирования трансформации почв и растительного покрова при оценке последствий воздействия на почвенно-растительные комплексы предприятий угледобывающей промышленности.

Защищаемые положения.

1. Интенсивная динамика почвенных свойств при осушении, выражаемая в резком снижении количества органического вещества, изменении солевого состава, увеличении рН, обусловлена влиянием высокоминерализованных грунтовых вод и приводит к деградационным изменениям в почве.

2. Интенсивное заселение высшей растительностью осушаемых территорий обусловлено относительным богатством органических и минеральных компонентов питания, уменьшением влажности почвы и протекает в направлении преобладания мезофитной растительности.

Практическая значимость. Полученные материалы могут быть использованы при планировании мероприятий по рекультивации территорий, нарушенных при угледобыче, при организации биоэкологического мониторинга состояния почв и растительного покрова промышленно нарушенных территорий. Материалы работы используются в учебном процессе Института агроэкологии.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на международной научно-практической конференции, посвященной 80-летию УГАВМ «Технологические проблемы производства продукции животноводства и растениеводства» (Троицк, 2009), на Международной экологической студенческой конференции «Экология России и сопредельных территорий. Экологический катализ» (Новосибирск, 2009), на IV Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы экологии Южного Урала» Оренбургского государственного университета (Оренбург, 2009), научно-практических

конференциях ЧГАУ (Челябинск 2006-2010), Институт экологии растений и животных УрО РАН на Всероссийской конференции молодых ученых, посвященной 90-летию со дня рождения академика П.Л. Горчаковского «Экология от южных гордо северных морей» (Екатеринбург, 2010).

Публикации результатов исследований. По материалам исследований опубликовано 7 статей общим объёмом 1,5 печатных листа, в том числе 3 статьи опубликованы в научных журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 117 страницах печатного текста, состоит из 5 глав и выводов, иллюстрирована 23 таблицами и 22 рисунками, содержит 10 приложений. Список использованной литературы включает 165 источников, в том числе 17 иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Трансформация природных луговых комплексов угленосных районов под влиянием предприятий угледобывающей промышленности

В главе показаны основные направления воздействия на окружающую среду угледобывающей промышленности. Переувлажнение и подтопление земель являются одними из основных проблем, возникающих при закрытии угольных шахт. Смена гидрологического режима почв вызывает изменение окислительно-восстановительного состояния и ведет к трансформации агрофизических и физико-химических свойств. Все эти изменения в почве будут прямо или косвенно отражаться на связанных с ней экосистемах, в том числе и травянистых, изменяя флористический состав сформировавшихся на данных территориях фитоценозов.

2. Почвенно-климатические и гидрологические условия формирования луговых комплексов Копейского угленосного района

В главе приводится характеристика Копейского угленосного района Челябинского буроугольного бассейна, указаны особенности рельефа территории шахты «Красная Горнячка» ОАО «Челябинскуголь», дано описание почв района исследования.

Для оценки состояния лугового комплекса, подвергшегося техногенному воздействию в результате выработки и дальнейшей ликвидации угольной шахты, были выбраны участки приозерной территории Четвертого озера, отличающиеся гидрологическими условиями, а также флористическим составом сформировавшихся гам фитоценозов.

Комплекс осушительных мероприятий, начавшийся в 2006 году, способствовал снижению уровня воды в озере Четвертое на 1,1 м, что привело к оголению дна и образованию участка суши шириной 60-100 м по периметру озера.

Химический состав поверхностных вод в существенной степени определяет характер и направленность почвенных процессов на затопленных участках. Первичное обследование озера Четвертое в рамках гидрогеологического мониторинга было проведено специалистами ООО «Уральский центр социально-экологического мониторинга углепромышленных территорий» в 2004 году.

Высокая минерализация, превышение ПДК по сульфатам, хлоридам, натрию, литию, бору в озере Четвёртое вызваны, в первую очередь, влиянием скапливающихся в понижениях озер шахтных вод, и во вторых - сбросом использованной хозяйственно-бытовой воды из посёлка Вахрушево.

Особенности формирования почвенного покрова прибрежной территории озёра Четвертое обусловлены влиянием сильноминерализованных грунтовых, поверхностных и шахтных вод, что в целом определяет специфику трофического режима водоема и будет непосредственно влиять на организацию прибрежных фитоценозов в сторону преобладания солеустойчивых мезофитных и мезо-трофных видов.

3. Окислительно-восстановительные процессы при изменении гидрологического режима почв

ОВП характеризует направленность и интенсивность многих почвенных процессов, но его изучение в полевых условиях осложнено многообразием и неоднородностью факторов, влияющих на процессы окисления и восстановления. Для выявления особенностей этого влияния была проведена серия модельных опытов. В связи с неоднородностью почвенного покрова исследуемого района, а также для оценки различий в отклике почв на затопление и последующее высушивание для исследований были выбраны различные по генезису почвы.

Высушивание почв, находящихся в условиях затопления, сопровождается изменением окислительно-восстановительного потенциала, и протекает интенсивнее, чем его снижение при затоплении почвы. Выявленная закономерность имеет важное значение при оценке данных мониторинга процессов осушаемых почв и наступления метастабильных равновесий в них. Морфология почв оказывает влияние на скорость восстановления окислительно-восстановительного потенциала, однако, преимущественно, это происходит в слое 0-20 см, о чем свидетельствуют полученные данные.

Независимо от условий почвообразования для почв зоны исследования наблюдается сходная динамика окислительно-восстановительного потенциала при затоплении и последующем осушении. Существенные различия в характере влияния реакции среды на окислительно-восстановительный потенциал почв нами выявлено не было. Процессы, протекающие в слоях 0-20 и 20-40 см при антропогенном воздействии на почву идентичны.

Скорость нарастания окислительно-восстановительного потенциала при высушивании существенно превышает скорость его снижения при затоплении, что является важнейшим фактором при оценке характера интенсивности и трансформации почвенных свойств при изучении процессов восстановления природных луговых комплексов, осушаемых при ликвидации предприятий угледобычи Копейского угленосного района.

Оценка индекса аэробности в полевых условиях позволит достаточно быстро оценить окислительно-восстановительную обстановку в изучаемых почвах, которая выступает в роли ведущего фактора, характеризующего интенсивность восстановления почв при осушении.

4. Агроэкологическая оценка состояния почв прибрежной зоны озера

Четвертое

При разработке угольного месторождения вследствие откачки вод из близлежащей угольной шахты «Красная Горнячка» в близлежащие озёра было нарушено их экологическое состояние, в том числе озера Четвертое, прилегающие территории которого подверглись длительному затоплению.

4.1 Объекты и методы исследований

При разработке угольного месторождения вследствие откачки грунтовых вод из близлежащей угольной шахты «Красная Горнячка» в природные озера было нарушено экологическое состояние озер Четвертое и Третье, прилегающие территории подверглись затоплению.

Начатый в 2006 году отвод воды привел к оголению дна и образованию участка шириной до 200 м по периметру озера. На этой части осушенной территории участках и были заложены разрезы и отобраны образцы для исследования. Также были отобраны образцы на близлежащей территории, не подвергшейся подтоплению. Заложены и описаны почвенные разрезы. Ежегодный отбор почвенных проб производился послойно через каждые 10 см до глубины 50 см в трехкратной повторности, при этом подготовка их к анализу проводилась в лабораторных условиях по стандартным методикам.

В подготовленных образцах определялись следующие показатели: гранулометрический состав - по методу Качинского, гигроскопическая влажность -гравиметрически, плотность твердой фазы - пикнометрически, рН водной вытяжки и обменный натрий - потенциометрически, состав водной вытяжки -титриметрически, общее содержание азота - методом Кьельдапя, общее содержание гумуса - методом Тюрина, измерение ОВП - потенциометрически с платиновым электродом, групповой и фракционный состав гумуса - по Пономаревой и Плотниковой. Оценка достоверности изменения физико-химических показателей проводилась с помощью двухвыборочного [-теста.

4.2 Агрофизические и физико-химические свойства черноземных почв, не подверженных затоплению

Изучение величины окислительно-восстановительного потенциала в полевых условиях позволило оценить направленность процессов восстановления почвенного покрова территории, не подверженной техногенному воздействию.

За исследуемый период величина окислительно-восстановительного потенциала почвы приозерной части береговой территории, не подверженной затоплению, представленной черноземом текстурно-карбонатным засоленным маломощным тяжелосуглинистым, находилась в пределах 510-570 мВ. что характерно для нормально аэрируемой почвы с преобладанием окислительной обстановки. Низкая величина скорости изменения окислительно-восстановительного потенциала в почве (0,35 мВ в сутки) свидетельствует о сложившемся равновесном окислительно-восстановительном состояний! Высокая величина индекса аэробности (более 27) на протяжении всего периода исследований свидетельствует о резко окислительной обстановке, что благотворно влияет на процессы почвообразования и является оптимальным для форми-

рования высокопродуктивных растительных сообществ.

Окислительно-восстановительные условия в существенной степени определяются водно-воздушным и температурным режимами, которые в свою очередь обусловлены агрофизическими свойствами почв. Черноземные текстурно-карбонатные почвы незатопляемых участков в слое 0-50 см характеризуется тяжелосуглинистым гранулометрическим составом (таблица 1).

Таблица 1 - Гранулометрический состав черноземной текстурно-карбонатной

почвы незатопляемого участка

Слой, см Содержание фракций (%) при размерах частиц

1-0,25 мм 0,250,05 мм 0,050,01 мм 0,010,005 мм 0,0050,001 мм <0,001 мм <0,01 мм

Крупный и средний песок Мелкий песок Крупная пыль Средняя пыль Мелкая пыль Ил Физическая глина

0-20 8,2 24,8 24,2 9,2 20,4 13,2 42,8

20-40 9,4 21,8 14,4 6,4 26,2 21,8 54,4

40-50 9,9 22,1 12,0 8,0 24,8 23,2 56,0

Высокое содержание физической глины, более 42 %, обуславливает не только высокую влагоемкость и поглотительную способность к катионам, но и хорошую возможность к образованию структурных агрегатов, улучшающих водно-воздушный режим почвы. Гигроскопическая влажность исследуемой черноземной текстурно-карбонатной почвы, не подверженной техногенному воздействию, повышается с глубиной, что определяется изменением гранулометрического состава, в сторону увеличения содержания тонкодисперсных фракций. Величина общей пористости составляет 44-52 %, что благоприятно для создания устойчивой окислительной обстановки.

Являясь одним из основных показателей плодородия, гумус играет важную роль в формировании агропроизводственных свойств почв. Исследуемая черноземная текстурно-карбонатная почва незатопляемого участка характеризуется низким содержанием углерода гумуса (таблица 2), постепенно уменьшающегося с глубиной.

Такое содержание углерода гумуса, вероятно, связано с особенностями водно-воздушного и солевого режима исследуемой почвы, что проявляется в непромывном водном режиме, уплотнении почвы в результате неорганизованного выпаса скота, а также некотором засолении почвенного профиля.

Таблица 2 - Содержание углерода гумусовых веществ и общего азота в

Слой, см С, % N,»/0

0-10 1,89 ±0,12 0,45 ± 0,02 4,9

10-20 1,74 ±0,09 0,40 ±0,05 5,1

20-30 1,26 ±0,05 0,37 ± 0,03 3,9

30-40 1,28 ±0,07 0,33 ± 0,06 4,5

40-50 1,22 ±0,11 0,29 ± 0,03 4,9

В составе извлекаемых гумусовых веществ преобладает фракция связанных с ионами кальция гуминовых и фульвокислот (таблица 3), обусловлено высоким содержанием ионов кальция и магния в составе ППК.

Таблица 3 - Содержание углерода во фракциях гумусовых кислот в черноземной текстурно-карбонатной почве незатопляемого участка, % к С^,,,

Слой, см Фракции гуминовых кислот Ф эакции фульвокислот

1 2 3 1а 1 2 3

0-20 3,46 9,49 4,51 6,82 0,85 6,70 1,36

20-40 5,15 14,13 6,71 10,15 1,26 9,98 2,03

Доля извлекаемых гумусовых кислот в среднем в слое 0-40 см составила 41 % (таблица 4). Соотношение Сгк/Сфк характеризует тип гумуса черноземной почвы как фульватно-гуматный. Степень гумификации в среднем составила в слое 0-40 см 22 % .

Соотношение С:К для исследованной черноземной почвы, не подверженной затоплению, лежит в пределах 5,1-3,9, что свидетельствует об очень высокой обогащенности гумуса азотом и преобладании его в виде минеральной формы за счет фиксированного в глинистых минералах аммония, обусловленном, вероятно, постоянным поступлением его с продуктами жизнедеятельности выпасаемого на этой территории крупного рогатого скота.

Таблица 4 - Групповой состав гумуса черноземной текстурно-карбонатной почвы незатопляемого участка '"''

Слой, см Гуминовые кислоты Фульвокислоты Негидролизуемый остаток Сгк/Сфк

в процентах от валового содержания углерода

0-20 17,45 15,74 66,81 1,1

20-40 25,98 23,42 50,59 1,1

Умеренно окислительное состояние и нейтральная, с глубиной переходящая в слабощелочную, реакция среды черноземной текстурно-карбонатной почвы незатопляемого участка (таблица 5), характеризует оптимальные условия для произрастания большинства растительных организмов и протекания процессов образования органического вещества. Такое состояние обеспечивается высоким содержание ионов кальция, магния и гидрокарбонат ионов в составе почвенно-поглощающего комплекса.

Преобладание в водной вытяжке катионов кальция и малое содержание натрия способствует интенсификации процесса гумификации и закреплению гумусовых веществ в форме труднорастворимых кальциевых солей.

Содержание в черноземной текстурно-карбонатной почвы, не подверженной техногенному воздействию, избытка легкорастворимых солей, превышающих пороги токсичности, обуславливает некоторое засоление почвенного профиля гидрокарбонат и хлорид ионами. При этом, химизм засоления в верхних горизонтах почвы - хлоридный, в глубоких - хлоридно-гидрокарбонатный.

Сложившаяся окислительная обстановка в исследуемой черноземной почве, не подвергшейся техногенному воздействию, обуславливает низкое содер-

жание органического вещества фульватно-гуматного типа, с преобладанием гу-матов кальция, с некоторым засоление почвенного профиля хлорид и гидрокарбонат ионами. Что, в целом, указывает на оптимальные режимы процессов почвообразования и гумификации растительных остатков, но низких буферных свойствах к антропогенному воздействию.

Таблица 5 - Состав водной вытяжки черноземной текстурно-карбонатной почвы

незатопленного участка, мг-экв. на 100 г (Хср^о.оз'э)

Слой, см рНВОдн. Катионный состав Анионный состав Сухой остаток, %

Са2+ мг+ НСОз" СГ 8042~

0-10 7,02± 0,08 12,5± 0,3 6,5± 0,8 0,52± 0,06 0,86± 0,06 0,76± 0,08 0,23± 0,04 0,27± 0,06

10-20 7,09± 0,06 11,6± 0,7 6,1± 0,3 0,44± 0,04 0,78± 0,06 0,42± 0,05 0,25± 0,07 0,22± 0,04

20-30 7,19± 0,04 9,3± 0,4 5,8± 0,5 0,43± 0,04 0,84± 0,04 0,62± 0,05 0,18± 0,04 0,17± 0,02

30-40 7,47± 0,02 7,8± 0,5 5,9± 0,6 0,63± 0,06 1,44± 0,03 0,56± 0,08 0,10± 0,02 0,15± 0,01

40-50 7,72± 0,06 5,4± 0,2 4,2± 0,3 0,49± 0,05 1,82± 0,07 0,78± 0,03 0,10± 0.02 0,14± 0,02

4.3 Динамика почвенных свойств осушаемых участков

Длительное затопление и последующее осушение приводит, как правило, к изменению всей совокупности почвенных свойств, которые вносят существенный вклад в развитие окислительно-восстановительных условий.

Почва участка, подвергшаяся длительному техногенному затоплению и последующему осушению, представлена (вторичным) солончаком по чернозему сульфатно-хлоридному натриево-кальциевому маломощному глинистому.

За 3 года наблюдения за процессом осушения длительно затопленной береговой территории окислительно-восстановительный потенциал изменялся, в среднем, в пределах 410-550 мВ в верхнем слое почвы. При этом скорость изменения окислительно-восстановительного потенциала для почвы первого года осушения выше {,20 мВ/сут), чем для второго (1,09 мВ/сут) и третьего (0,54 мВ/сут), что подтверждает высокую интенсивность процессов восстановления в первый год после снятия затопления. Более низкая величина скорости изменения потенциала характерна для третьего года осушения, что обусловлено приближением почвенных процессов к равновесному состоянию.

Оценка направленности окислительно-восстановительных процессов по величине индекса аэробности гН2, составившая более 27 единиц, позволила отметить преобладание окислительных процессов в исследуемых почвах, что обусловлено особенностями гранулометрического и органо-минерального состава почв.

Осушаемые солончаковые почвы характеризуются тяжелосуглинистым гранулометрическим составом (таблица 6). Высокая доля илистой фракции составляет в первый год осушения объясняется интенсивным отложением органи-

ческого ила, происходящим в водной среде. Снижение ее доли в верхнем слое по годам осушения связано с интенсивными процессами минерализации органического вещества в воздушной среде, в условиях преобладания умеренно окислительной обстановки.

Таблица 6 - Гранулометрический состав осушаемых вторичных солончаков

Слой, см Содержание фракций (%) при размерах частиц

1-0,25 мм 0,250,05 мм 0,050,01 мм 0,010,005 мм 0,0050,001 мм <0,001 мм <0,01 мм

Крупный и средний песок Мелкий песок Крупная пыль Средняя пыль Мелкая пыль Ил Физическая глина

Один год после осушения

0-20 1,9 8,8 18,2 13,7 19,6 37,8 71,0

20-40 3,8 19,8 16,4 11,6 13,6 34,7 59,9

40-50 4.3 23,6 16,8 13,2 11,6 30,4 55,3

Два года после осушения

0-20 14,7 18,9 14,9 3,1 22,5 25,9 51,5

20-40 16,7 10,1 8,8 5,2 26,3 32,9 64,3

40-50 16,4 13,5 6,4 3,2 27,6 32,8 63,7

Три года после осушения

0-20 18,7 18,1 12,1 12,1 17,9 21,2 51,1

20-40 16,9 16,9 7,2 7,6 20,0 31,3 58,9

40-50 16,1 17,0 8,8 8,0 17,6 32,4 58,1

Длительное пребывание в затопленном состоянии оказывает заметное влияние на величину плотности почвы в сторону ее уменьшения (до 0,89 г/см3 в слое 0-10 см в первый год после снятия затопления) за счет седимеитации органических остатков и интенсификации процессов жизнедеятельности водных организмов. Резкое изменение водно-воздушного режима при осушении приводит к уплотнению всего почвенного профиля и в верхних слоях достигает оптимальных значений в интервале 1,0-1,1 г/см3.

Низкие значения плотности осушаемых солончаковых почв в первый год после снятия затопления обусловлены высокой величиной пористости (62-66 % в верхних слоях), причины которой были указаны ранее. Это обеспечивает высокую интенсивность газообмена, создавая при этом устойчивую окислительную обстановку и, как следствие, усиление процессов гумификации и минерализации органического вещества.

В течение трех лет в верхнем слое осушаемых солончаковых почв величины пористости находятся в пределах 50-66 %, что является достаточно оптимальным для создания устойчивого запаса влаги при нормальном воздухообмене. Эти факторы, в свою очередь, приводят к изменению гранулометрического состава в сторону уменьшения тонкодисперсных фракций, снижению водо-удерживающей способности, что будет в значительной степени влиять на солевой режим осушаемых почв.

Высокий уровень минерализации, щелочная реакция среды поверхностных вод озера Четвертое, присутствие гидрокарбонатов, определяют щелочную реакцию среды осушаемых солончаковых почв (таблица 7).

Таблица 7 - Состав водной вытяжки осушаемых вторичных солончаков, мг-экв

на 100 г (Хс^ 05-5)

Слой, см рНВОдц Катионный состав Анионный состав Сухой остаток, %

Са2+ ме2+ Ыа+ НСОз" СГ 8042~

Один год после осушения

0-10 7,86± 0,04 24,8± 2,1 6,5± 0,4 8,21± 0,49 0,27± 0,05 20,9± 2,6 13,0± 3,0 3,80± 0,11

10-20 7,83± 0,08 18,6± 0,6 5,8± 0,6 4,75± 0,36 0,23± 0,03 17,5± 2,4 11,0± 1,8 2,44± 0,18

20-30 7,92± 0,04 13,5± 0,7 5,8± 0,5 3,65± 0,45 0,19± 0,06 14,6± 3,7 8,3± 0,7 2,31± 0,14

30-40 8,02± 0,04 10,7± 0,9 4,4± 0,8 3,08± 0,24 0,17± 0,04 13,7± 3,6 6,6± 0,9 1,92± 0,06

40-50 8,16± 0,09 10,0± 0,5 5,6± 0,7 2,77± 0,22 0,23± 0,03 15,4± 2,5 4,0± 0,6 1,47± 0,13

Два года после осушения

0-10 7,97± 0,04 15,3± 0,7 5,)± 0,5 3,18± 0,25 0,23± 0,04 11,9± 2,4 9,5± 0,9 2,18± 0,17

10-20 8,08± 0,04 10,2± 0,3 4,9± 0,4 2,33± 0,18 0,22± 0,05 10,2± 1,5 6,9± 1,2 1,48± 0,11

20-30 8,11± 0,10 5,9± 0,3 3,2± 0,5 2,57± 0,20 0,24± 0,02 9,2± 3.5 5,7± 0,8 0,87± 0,06

30-40 8,30± 0,11 5,7± 0,4 2,8± 0,4 2,50± 0,26 0,24± 0,06 8,4± 1.9 4,7± 0,7 0,82± 0,07

40-50 8,47± 0,05 5,1± 0,5 2,3± 0,7 3,26± 0,26 0,27± 0,05 7,2± 2.5 2,5± 0,4 0,76± 0,07

Три года после осушения

0-10 8,15± 0,10 6,0± 0,7 5,0± 0,5 1,39± 0,11 0,18± 0,05 6,8± 1,0 7,2± 0.6 1,07± 0,08;

10-20 8,00± 0,03 2,6± 0,2 2,3± 0,6 0,86± 0,07 0,22± 0,04 9,4± 2,3 7,0± 0,7 0,91± 0,05

20-30 8,23± 0,02 4,0± 0,3 2,0± 0,4 1,45± 0,12 0,25± 0,09 5,9± 1,5 5,3± 0,8 0,74± 0,06

30-40 8,33± 0,02 3,5± 0,4 2,8± 0,1 1,57± 0,13 0,25± 0,05 6,9± 1,3 4,0± 0,6 0,68± 0,06

40-50 8,42± 0,04 3,1± 0,3 2,6± 0,2 2,05± 0,16 0,26± 0,05 6,3± 0,9 ' 2,2± 0,3 0,64± 0,05

За три года осушения наблюдается достоверный сдвиг реакции среды почвенной вытяжки в щелочную область. Кислотно-основные свойства почв

тесно связаны с составом почвенного поглощающего комплекса. Соотношение катионов в составе почвенного поглощающего комплекса обуславливает буферную способность почв и, следовательно, их устойчивость к антропогенным воздействиям. Снижение содержания катионов кальция и магния, которые, способствуя коагуляции почвенных коллоидов, обуславливают закрепление гумуса и образование водопрочной агрономически ценной зернисто-комковатой структуры, а, следовательно, и благоприятные агрофизические свойства, обусловлено коренными изменениями в ППК при резком изменении гидрологического режима

В исследуемой осушаемой солончаковой почве наблюдается достаточно высокое содержание натрия, особенно в первый год осушения, что, связано с насыщенностью профиля осушаемых почв высокоминерализованной водой озера Четвертое. При этом доля натрия среди катионов составляет более 20 %, что вызывает изменение в составе ППК, приводящее к увеличению подвижности гумусовых веществ, вследствие пептизации илистой части почв. Большое количество ионов натрия в почвенном растворе приводит к вытеснению ионов кальция из почвенно-поглощающего комплекса, что обуславливает процессы вымывания органического вещества, увеличение его подвижности, и при сложившейся окислительной обстановке будет вызывать резкое снижение содержания его в почвенном профиле.

Высокое содержание хлорид- и сульфат-ионов в водной вытяжке солончаковой почвы обусловлено высокой минерализацией поверхностных вод озера Четвертое, под затоплением которых и находилась осушаемая почва. При этом содержание этих солей в ходе осушительных мероприятий уменьшается, но не достигает порога токсичности, ввиду короткого периода действия осушения и, вероятно, не достигнет такового ввиду близкого залегания минерализованных грунтовых вод.

Достаточно высокое содержание органического вещества в первый год осушения (таблица 8), обусловлено высоким содержанием органического ила, накопившегося в водной среде в результате седиментации и отложения органических остатков, происходящее при анаэробных условиях.

Дальнейшее уменьшение содержание углерода органического вещества на второй и третий год осушения происходит вследствие не только его минерализации, по и процессов гумификации уже в воздушной среде, причем такое изменение достоверно отмечается практически во всех горизонтах.

При изучении фракционного состава органического вещества (таблица 9) отмечено преобладание пегидролизуемого остатка, содержание которого достигает более 72 %, что может свидетельствовать о «незрелости» органического вещества и, вероятно, невозможности отнесения илистых отложений на данном этапе осушения к классу гумусовых веществ.

В составе извлекаемых гумусовых веществ преобладает фракция связанных с ионами кальция гуминовых и фульвокислот (таблица 10).

Доля извлекаемых гумусовых кислот в слое 0-40 см через один год,после осушения составила 26 и через три года - 34 %. Для вторичных солончаковых почв воздействие поверхностных вод с высоким уровнем'минерализации приве-

ло к достоверному повышению доли свободных гуминовых на фоне снижения доли гуминовых кислот, связанных с кальцием.

Таблица 8 - Динамика органического вещества в осушаемых вторичных солончаках (Хп^Ыр^-з)___

Слой, см С, % Ыобц,, % | С:И

Один год после осушения

0-10 2,22 ± 0,09 0,49 ± 0,02 5,3

10-20 1,85 ±0,10 0,46 ± 0,02 4,7

20-30 1,53 ±0,17 0,43 ± 0,04 4,2

30-40 1,36 ±0,21 0.38 ± 0.04 4,2

40-50 0,94 ±0,14 0,34 ± 0,03 3,4

Два года после осушения

0-10 1,93 ±0,15 0,37 ±0,05 5,9

10-20 1,40 ±0,12 0,38 ± 0,03 4,2

20-30 0,94 ±0,12 0,25 ± 0,04 4,2

30-40 0,72 ± 0.06 0.20 ±0.02 4,0

40-50 0,63 ± 0,08 0,18 ±0,03 3,9

Три года после осушения

0-10 1,07 ±0.05 0,27 ±0,01 4,6

10-20 0,96 ± 0.03 0,24 ± 0,03 4,7

20-30 0,84 ± 0,03 0,22 ±0,01 4,5

30-40 0,78 ± 0,02 0,19 ±0.02 4,8

40-50 0,62 ± 0,03 0,14 ±0,02 5,2

Таблица 9 - Групповой состав органического вещества осушаемых вторичных солончаков _ _

Слой, см Гуминовые кислоты Фульвокислоты Негидролизуемый остаток Сгк/СФК

в % от валового содержания углерода

Первый год после осушения

0-20 11,51 16,11 72,37 0.71

20-40 9,91 14,41 75,68 0,69

Третий год после осушения

0-20 16,52 22,07 61,41 0,75

20-40 12,30 16,71 70,99 0.74

Полученные данные свидетельствуют о тенденции к разрушению агрономически ценных гуминовых кислот и накоплению гуминовых кислот кислой природы. В течении трех лет после осушения наблюдается восстановление соотношения данных фракций, отражающего зональные особенности черноземных почв.

Доля «свободных» фульвокислот в составе гумуса осушаемых почв снижается на фоне повышения доли фракций, связанных с кальцием и глинистыми минералами. Данный факт обусловлен, с одной стороны, высокой растворимо-

стью фульвокислот и их миграцией по почвенному профилю, а также переходом в водную среду, а, с другой, с протекающими реакциями взаимодействия с минеральной частью почвы на фоне более высокого содержания илистой фракции в составе элементарных почвенных частиц осушаемых почв по сравнению с не-затопленным участком.

Таблица 10 - Содержание углерода в различных фракциях органического вещества в осушаемых вторичных солончаках, в % к Србщ_

Слой, см Фракции гуминовых кислот Фракции фульвокислот

1 1 2 | 3 1а | 1 1 2 1 3

Первый год после осушения

0-20 3,70 4,53 3,28 4,72 1,90 8,54 0,95

20-40 4,10 3,53 2,28 3,72 2.87 6,81 1,01

Третий год после осушения

0-20 4,8! 9,67 2,04 6,11 0,69 9,97 5,30

20-40 3,89 6,59 1,82 5,01 1,99 6,16 3,55

Оценка достоверности по критерию Стьюдента (10,05=2,92)

0-20 7,55 0,74 7,54 2,95 3,20 13,44 22,24

20-40 5,21 3,95 20,63 4,04 3,02 23,65 6,18

В течении трех лет после осушения произошло достоверное повышение доли извлекаемых гумусовых веществ, что является свидетельством протекающих процессов восстановления гумусного состояния.

Для осушаемых почв характерен гуматно-фульватный тип гумуса, причем в течение трех лет существенных изменений не наблюдалось. Преобладание фульвокислот в составе гумусовых веществ изучаемых почв связано, на наш взгляд, с высокой влажностью, насыщенностью почв микроорганизмами и преобладанием процессов минерализации. Таким образом, следует отметить негативную тенденцию к сужению соотношения Сгк/Сфк вследствие техногенного затопления черноземных почв поверхностными водами с высоким уровнем минерализации, что свидетельствует об ухудшении качества гумуса, повышения его лабильности. Степень гумификации в среднем составила 11 и 14 %, соответственно через один и три года после осушения, что свидетельствует о низкой экологической устойчивости осушаемых почв к биодеградационным процессам.

Высокая обеспеченность исследуемых почв общим азотом, обусловлена высоким содержанием белковых компонентов в накопившихся в почве илах. При этом, динамика содержания общего азота аналогична органическому веществу в целом, и достоверное уменьшение его количества происходит при дальнейшем осушении почвы. Соотношение С:Ы осушаемой солончаковой почвы лежит в пределах 5,9-3,4, что свидетельствует о высокой обогащенности илистых отложений азотом и способствует формированию высокопродуктивных растительных сообществ.

Таким образом, длительное техногенное затопление черноземных почв высокоминерализованными поверхностными водами привело к вторичному их

засолению ионами натрия, хлорид- и сульфат ионами, увеличению содержания илистых фракций в составе органического вещества вследствие накопления биоорганики, происходящих при анаэробной обстановки в водной среде.

Осушение этих почв привело к изменению направленности окислительно-восстановительных процессов, в результате смены гидрологического и воздушного режима, в сторону преобладания окислительных процессов. Что привело к изменению гранулометрического состава в сторону уменьшения тонкодисперсных фракций за счет не только процессов минерализации и гумификации органического вещества, но и процессов пептизации коллоидных фракций при действии избыточного количества ионов натрия. При этом высокая доля негидро-лизуемой части свидетельствует о «незрелости» органического вещества. Изменение его состава, при общем снижении, привело к смещению сложившегося распределения между различными по формам связи с почвой гумусовыми кислотами. Сужение соотношения Сгк/СФк сдвигает направленность процессов трансформации органического вещества в сторону фульвокислот и свидетельствует об ухудшении качества органического, повышения его лабильности. Все это указывает на снижение буферных свойств осушаемых солончаковых почв, их низкую экологическую устойчивость к биодеградационным процессам. Но, высокие показатели окислительно-восстановительного потенциала и индекса аэробности свидетельствуют о создавшихся достаточно оптимальных условиях, способствующих формированию растительных сообществ и, в целом, восстановлению почвенного покрова.

5. Восстановление луговых фитоценозов при осушении

В рамках программы исследований были выбраны опорные участки на территориях, осушение которых проводилось в 2006-2009 годах, а также на прилегающей целинной территории луга, не подвергшегося подтоплению.

Биоценоз луга, не подвергшегося подтоплению, включает 31 вид высших сосудистых растений, которые относятся к 12 семействам. Низкое видовое богатство обусловлено сухими условиями произрастания с низким залеганием грунтовых вод и непромывном водном режиме, относительно высоким содержанием солей в почвенном профиле, обуславливающем некоторую физиологическую сухость, неорганизованном выпасом крупного рогатого скота местными жителями, что вносит свой вклад в общую выбитость луга.

Преобладающим по участию в травостое видом на исследуемом черноземном участке, не подвергшемся затоплению является Пырей ползучий (Elytrigia repens), Двукисточник тростниковый (Phaiaroides arundinacea), Тимофеевка луговая (Phleum pratense), Клевер луговой (Trifolium pratense), что является свидетельством достаточно богатых условий произрастания. Наиболее многочисленными по количеству видов являются семейства Мятликовые (Роасеае) - 7 видов, Астровые (Asteraceae) - 7 видов, Бобовые (Fabaceae) - 4 вида, Капустовые (Brassicaceae) - 4 вида. Остальные семейства представлены одним -двумя видами.

Длительное затопление и последующее осушение привело к резкому изменению состава лугового сообщества, что обусловлено трансформацией гид-

рологических, физических и химических свойств почв.

Первым растительным организмом, заселившим осушенную территорию, явился Двукисточник тростниковый (Phalaroides arundinacea), на второй и третий годы осушения наблюдалось появление новых видов, таких как Хвощ полевой (Equisetum arvense), Осот полевой (Sonchus arvensis) и Лебеда татарская (Atriplex tatarica), что является свидетельством изменения почвенных условий в сторону осушения и засоления. На третий год появление таких луговых видов как Овсяница луговая (Festuca pratensis) и Пырей ползучий (Elytrigia repens) является указанием на формирование в дальнейшем полноценного лугового фитоценоза.

На осушаемом участке появление представителей семейств Хвощевые (Equisetaceae), Гвоздичные (Caryophyllaccae), Астровые (Asteraceae) и Маревые (Chenopodiaceae) свидетельствует о процессах возобновления почвенного покрова. Причем появление представителей семейств Chenopodiaceae и Asteraceae связано, на наш взгляд, с общим осолонцеванием осушаемых почв.

Целинный фитоценоз характеризуется преобладанием многолетних травянистых растений. Преобладание и некоторое увеличение по годам осушения многолетних травянистых растений и снижение количества однолетних указывает на тенденцию к формированию полноценного лугового сообщества.

В целинном сообществе на долю мезофитных растений приходится 68 %, меньшее количество ксеромезофитов (19 %) и гигромезофитов (13 %), что обусловлено относительно сухими условиями обитания с достаточно низким залеганием грунтовых вод. В осушаемом ценозе количество видов - гигромезофитов, уменьшается со 100 % в первый год осушения до 43 % (3 вида) в третий год. Мезофитные растения появляются уже на второй год осушения.

По наличию элементов питания в целинном фитоценозе преобладающей группой растения являются мезотрофы (68 %), на долю эвтрофов приходится 29 %, самой малочисленной группой являются олиготрофы (3 %). Такое соотношение групп указывает на достаточное богатство элементов питания, особенно азота, что и показал химический анализ почв. В процессе осушения почвы происходит увеличение видов - эвтрофов и мезотрофов при снижении олиготроф-ных видов, что, вероятно, определяется снижением засоленности почвы. Резкие колебания доли групп растительных организмов по отношению к засолению может указывать на непостоянные почвенные условия, связанные с почвообразовательными процессами в ней. По отношению к засолению почвы преобладающими видами являются галомезофиты, на их долю приходится до 74 %.

Наиболее общим показателем экологического состояния исследуемого почвенного объекта является оценка условий местообитания по растительному покрову, предложенная JI.T. Раменским. Согласно шкалы увлажнения (таблица 11) целинный луговой фитоценоз находится на 61-й ступени экологического ряда, что соответствует увлажнению сухих и свежих лугов. Фитоценоз первого года осушения находится на 92-й ступени, характеризующийся болотно-луговым увлажнением. Второй и третий годы осушения характеризуется снижением ступени в сторону более сухих мест обитания.

При оценке условий местообитания по шкале активного богатства и засо-

ленности почвы целинное сообщество располагается на 13-й ступени, что соответствует довольно богатым почвам. Более высокие ступени занимают фитоце-нозы осушаемых территорий - 14-15 ступени - богатые почвы.

Таблица 11 - Экологическая оценка фитоценозов по шкалам Раменского

Фитоценоз Ступень экологического ряда по шкале

увлажнения богатства и засоления пастбищной деградации переменности увлажнения

Незатопляемый участок 61 13 5 11

Первый год осушения 92 14 3 12

Второй год осушения 76 15 3 12

Третий год осушения 68 15 4 11

Изучаемые территории используются в качестве сенокосов и пастбищ для скота, что можно оценить по шкале пастбищной деградации. Согласно расчетам, целинный луговой фитоценоз находится в более угнетенном состоянии, чем фитоценозы осушаемых территорий. Так, 5-я ступень характеризует умеренное влияние выпаса. Ступени 3-4 соответствуют слабому влиянию выпаса, сенокосная стадия.

выводы

1. Разработка и ликвидация угольных месторождений на территории Копей-ского угленосного района привели к затоплению природно-территориапьного комплекса сильноминерализованными водами, деградации почв, растительных фитоценозов, и в целом экосистемы.

2. Черноземы текстурно-карбонатные засоленные маломощные тяжелосуглинистые, не подвергшиеся затоплению, характеризуются щелочной реакцией среды и низким содержанием органического вещества (3,3 %), низкой устойчивостью к деградационным процессам при повышении техногенной нагрузки.

3. Преобладание в фитоценозе луга, не подвергшегося затоплению, многолетних мезофитных (68 %) с преобладанием злаковых видов, свидетельствует о сложившемся равновесном растительном сообществе.

4. При осушении длительно затопленных вторичных солончаковых почв выявлены деградационные процессы, выражающиеся в снижении органического вещества, представленного быстроминерализуемыми илистыми отложениями, снижении доли обменных ионов в ППК, что в целом способствует снижению буферных свойств почв.

5. Техногенное затопление черноземных почв высокоминерализованными поверхностными водами привело к смещению сложившегося распределения между различными по формам связи с почвой гумусовыми кислотами. Наблюдается повышение доли свободных гуминовых на фоне снижения доли гуминовых кислот, связанных с кальцием. Доля «свободных» фульвокислот снижается на фоне повышения доли фракций, связанных с кальцием и глинистыми минералами.

6. Сужение соотношения СГк/Сфк сдвигает направленность процессов трансформации органического вещества в сторону фульвокислот, свидетельствует об ухудшении качества гумуса, повышения его лабильности. Сложившийся уровень гумификации органического вещества определяет низкую экологическую устойчивость осушаемых почв к биодеградационным процессам.

7. Сульфатно-хлоридно-натриевое засоление поверхностных вод озера Четвертое оказало существенное влияние на почвенные процессы, усиливая процессы вымывания и минерализации органического вещества, а также на формирование растительных сообществ при осушении вторичных солончаков.

8. Длительное затопление привело к полной деградации растительного покрова. При осушении видовое разнообразие усиливается в направлении от простых сообществ ранних стадий естественных вторичных сукцессии до богатых видами с преобладанием мезофитных злаковых ассоциаций более поздних стадий, что способствует восстановлению растительности лугового биоценоза.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

Биологические методы восстановления почв являются одними из самых распространенных в силу относительно малых затрат при их осуществлении. Разновидностью биологических методов, является фитомелиорация. при этом загрязнения удаляются из почвы, не разрушая ее структуры, и без снижения почвенного плодородия. Это наиболее эффективное средство для удаления нитратного и аммонийного азота, поскольку все растения нуждаются в азоте для роста, при этом использование специфических растений, способных произрастать в загрязненных почвах, может усилить эффективность процесса восстановления.

Высокое содержание солей в почвенном профиле достаточно сильно снижает урожайность луговых фитоценозов, поэтому возделывание специализированных галофитных видов способствует увеличению продуктивности фитоценозов и снижает засоление почвы.

При разработке методов фитомелиорации важнейшим этапом является подбор культур способных давать высокий урожай на засоленных почвах. По данным ряда авторов (Синявский В.А., 1996; Орловский Н.В., 1955, Трофимов И.Т., 2001) на таких почвах рекомендуется возделывание многолетних злаковых трав родов Костер, Райграс, Бескильница, Ячмень (короткоостистый, солончаковый, Богдан), способных давать сена до 10-30 ц/га.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Уфимцева Л.В., Калганов A.A. Динамика физических и химических свойств луговых почв, длительно затопленных при техногенном повышении уровня поверхностных вод на территории Челябинского угольного бассейна / Материалы IV Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы экологии Южного Урала» / Часть IV. Вестник «Оренбургского государственного университета» - Оренбург: ГОУ ОГУ, 2009. С. 615-617.

2. Калганов A.A. Динамика восстановления длительно затопленного лугового фитоценоза при ликвидации последствий угледобычи Копейского угленосного района / Вестник Алтайского государственного аграрного университета № 4 (78), Барнаул, 2011. С. 54-57.

3. Уфимцева JI.B., Калганов A.A. Влияние длительного затопления высокоминерализованными поверхностными водами на групповой и фракционный состав гумуса луговых почв / Сибирский экологический журнал № 4, Новосибирск, 2011.С. 747-751.

Публикации в сборниках научных трудов и материалах конференций

4. Калганов A.A. Влияние pH на окислительно-восстановительный потенциал почвенных суспензий / Проблемы аграрного сектора Южного Урала и пути их решения: Сб. науч. тр. / Ин-т агроэкологии - филиал ЧГАУ. Вып. 8 / Под ред. В.А. Липпа. Челябинск: ЧГАУ, 2008. С. 222-224.

5. Калганов A.A. Динамика восстановления растительного лугового биоценоза, длительно подтапливаемого при техногенном повышении уровня поверхностных вод на территории Челябинского угольного бассейна / Материалы XIV международной научно-практической конференции молодых учёных и специалистов «Молодость, талант, знания агропромышленному комплексу России» посвященной 80-летию академии: Сб. науч. тр. — Троицк: УГАВМ, 2009. С. 164169.

6. Калганов A.A. Восстановление экосистемы луга, длительно затопленного при техногенном повышении уровня поверхностных вод / Материалы XLIX международной научно-технической конференции «Достижения науки - агропромышленному производству» / Часть 3. Челябинск: ЧГАА, 2010. С. 291-298.

7. Калганов A.A. Экологическое состояние лугового биоценоза, длительно подтапливаемого при техногенном повышении уровня поверхностных вод / Экология от южных гор до северных морей. Материалы конф. Молодых ученых, 19-23 апреля 2010 г. / ИЭРЖ УрО РАН - Екатеринбург: Гощицкий, 2010. С. 78-79.

Подписано в печать 30.09.2011 Формат 60x84 '/16. Бумага Снегурочка. Объем 1,3 усл.п л. Тираж 100 экз. Заказ X» 1510

Изготовлено в полном соответствии с качеством предоставленных оригиналов заказчиком ООО «РЕКПОЛ», 454080, г. Челябинск, пр. Ленина, 77, тел.(351) 265-41 -09,265-49-84

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Калганов, Антон Александрович

ВВЕДЕНИЕ.

1. ТРАНСФОРМАЦИЯ ПРИРОДНЫХ ЛУГОВЫХ КОМПЛЕКСОВ УГЛЕНОСНЫХ РАЙОНОВ ПОД ВЛИЯНИЕМ ПРЕДПРИЯТИЙ УГЛЕДОБЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ.

1.1 Основные направления воздействия на окружающую среду угледобывающей промышленности.

1.2 Динамика почвенных свойств при смене гидрологического режима.

1.3 Трансформация луговых сообществ при техногенном воздействии угледобывающих предприятий.

2. ПОЧВЕННО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ »ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ1 ФОРМИРОВАНИЯ ЛУГОВЫХ КОМПЛЕКСОВ КОПЕЙСКОГО УГЛЕНОСНОГО РАЙОНА.

2.1 Общая характеристика почв района исследований.

2.2 Характеристика почвенного профиля контрольных участков.

2.3 Оценка гидродинамического режима озера Четвертое.

2.4 Динамика химического состава поверхностных вод.

3. ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ ГИДРОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА ПОЧВ.

3.1 Влияние реакции среды на окислительно-восстановительный потенциал почвы.

3.2 Влияние длительного затопления на показатели окислительно-восстановительного состояния почвы.

3.3 Индекс аэробности как показатель направленности окислительно-восстановительных процессов при затоплении и последующем осушении почв.

4. АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ПОЧВ ПРИБРЕЖНОЙ ЗОНЫ ОЗЕРА ЧЕТВЕРТОЕ.

4.1 Объекты и методы исследований.

4.2 Агрофизические и физико-химические свойства черноземных почв, не подверженных затоплению.

4.3 Динамика почвенных свойств осушаемых участков.

5. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЛУГОВЫХ ФИТОЦЕНОЗОВ ПРИ ОСУШЕНИИ.

5.1 Экологические условия формирования луговых биоценозов.

5.2 Видовой состав изучаемых фитоценозов.

5.3 Систематический состав изучаемых фитоценозов.

5.4 Экологический состав фитоценозов.

5.5 Экологическая оценка условий местообитания.

5.6 Оценка успешности естественного восстановления растительного покрова на основе восстановительного потенциала.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Состояние осушаемых луговых почв Челябинского угольного бассейна, техногенно затопленных при повышении уровня поверхностных вод"

Актуальность темы. Активная хозяйственная деятельность человека привела к замене природных ландшафтов на антропогенные. Особенностью антропогенных ландшафтов является их многокомпонентность и подчиненность природным и социально-экономическим закономерностям развития. Антропогенное воздействие становится все более интенсивным как по масштабам, так и по глубине изменения отдельных компонентов ландшафтов. Наиболее сильному воздействию подвергаются растительный и животный мир, почвы, гидрологические условия. Более устойчивы во времени в любом ландшафте геологические и климатические процессы.

Взаимодействие техногенных факторов с биологическими компонентами экосистем приводит к резкому изменению сложившихся естественных связей, снижению плодородия почвы, нарушению сложившегося гидрологического режима. Во многих случаях в понижениях около шоссейных дорог, автомагистралей наблюдается застой талых вод, подтопление и заболачивание прилегающих территорий, при этом появляется не характерная для степных условий болотная.растительность, приводящая к исключению из оборота земель, пригодных для возделывания сельскохозяйственных культур:

Отсутствие должного внимания к природной составляющей функционирования антропогенного ландшафта приводит к возникновению острых экологических проблем разного уровня. К одной из таких проблем относится подтопление территорий и расширение площадей локального переувлажнения. По данным Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации, подтоплению и заболачиванию подвержено около 49,5 млн. га земель сельскохозяйственного назначения [Государственный доклад., 2009]. Расширение площадей подтопления и переувлажнения связано с хозяйственной деятельностью человека [Малышевич Б.Н., 2010; Назаренко О.Г., 2005].

Процессы подтопления почв, являющиеся одной из актуальных проблем при угледобыче [Ермаков В.Н, 2001], обусловлены проседанием горных пород в местах разработок, они приводят к нарушению сложившегося гидрологического режима, снижению плодородия почвы, а следовательно, резкому изменению естественных связей, вплоть до трансформации растительных и животных сообществ. Степень изменения свойств почв и биоценозов'определяется целым компонентом факторов;, в-том числе условиями почвообразования, и характеризует эколого-геохимическую устойчивость почв к подтоплению.

Наиболее широко подтопление территорий развивается при орошении, вокруг водохранилищ, при разработке угольных месторождений.

Тревогу вызывает подтопление населенных пунктов. В России подтоплены земли 792 из 1084 городов (74,4' %) [Колпаков В.В., 1988]. Среди ■ них такие, как Москва, Нижний Новгород, Волгоград, Саратов, Краснодар, Ростов-на-Дону, Пермь, Уфа, Кемерово, Копейск и другие,

При разработке угольных месторождений- на административной территории города Копейска предприятием ОАО «Челябинскуголь» нарушено а

1215 га земель, (шахтами; «Капитальная»— 100, га, «Красная Горнячка» - 276 га, «Комсомольская» - 131 га, «Центральная» - 51 га, разрезами «Копейский» - 265 га и «Коркинский» - 392 га) [Колпаков В.В., 1988].

При ликвидации шахты «Красная Горнячка» возникли проблемы, связанные с подтоплением и заболачиванием сельскохозяйственных угодий, жилой застройки города Копейска, затоплением отдельных участков автотрассы областного значения «Копейск — Вахрушево», критическим поднятием воды-озер Третьего, Четвертого, прилегающих к ним болот, карьеров, прудов, подмывание железнодорожной насыпи Великого Сибирского пути, угрожая безопасности движения железнодорожного транспорта. Отвод воды с подтапливаемых территорий практически невозможен, так как окружающие город Копейск озера переполнены. С целью предотвращения подтопления прилегающих территорий города Копейска разработан и реализуется проект по снижению уровня озер, предусмотренный проектом ликвидации шахты «Красная Горнячка» ОАО «Челябинскуголь», утвержденный приказом ГУ ГУРШ № 80 от 11.06.04 «Предотвращение подтопления и заболачивания поверхности ликвидируемой шахты (водоотлив)». В рамках реализуемого проекта ведется мониторинг гидрогеологической обстановки, гидродинамического режима озер. При этом, практически, не уделяется внимание состоянию почв и растительного покрова территорий, техногенно нарушенных при разработке угольного месторождения. В связи с этим, особую актуальность приобретают вопросы оценки направленности и интенсивности протекания почвенных процессов и тесно связанных с ними этапов восстановления растительных сообществ на территориях Копейского угленосного района, техногенно нарушенных при затоплении высокоминерализованными поверхностными водами.

Цель исследований. Изучить направленность и интенсивность процессов почвообразования и динамики растительных сообществ при подтоплении и последующем осушении на территории Копейского угленосного района.

Задачи исследований:

- проанализировать характер антропогенного воздействия на почвенно-растительный комплекс при разработке угольных месторождений и их ликвидации;

- дать агроэкологическую характеристику природного комплекса «почва-растение», не подвергшегося затоплению;

- выявить характер и интенсивность изменения физических, физико-химических и химических свойств осушаемых вторичных солончаковых почв, техногенно нарушенных при затоплении высокоминерализованными поверхностными водами;

- выявить степень влияния химического состава поверхностных вод на направленность почвенных процессов при осушении вторичных солончаков;

- установить закономерности восстановления лугового фитоценоза при осушении и их связи с направленностью почвенных процессов.

Научная новизна исследований. Впервые на территории района Челябинского буроугольного бассейна установлены закономерности восстановления почв и растительных сообществ осушаемых вследствие техногенного затопления высокоминерализованными поверхностными водами при угледобыче.

Материалы исследований являются базой для научно-обоснованного прогнозирования трансформации почв * и растительного покрова при оценке последствий воздействия на почвенно-растительные комплексы предприятий угледобывающей промышленности.

Защищаемые положения.

1. Интенсивная динамика почвенных свойств при осушении, выражаемая в резком снижении количества органического вещества, изменении солевого состава, увеличении рН, обусловлена влиянием высокоминерализованных грунтовых вод и приводит к деградационным изменениям в почве.

2. Интенсивное заселение высшей растительностью осушаемых территорий обусловлено' относительным- богатством органических и • минеральных компонентов питания, уменьшением влажности почвы и протекает в направлении преобладания мезофитной растительности.

Практическая значимость.

Полученные материалы могут быть использованы при планировании мероприятий по рекультивации территорий, нарушенных при угледобыче, при организации биоэкологического мониторинга состояния почв и растительного покрова промышленно нарушенных территорий. Материалы работы используются в учебном процессе Института агроэкологии.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на международной научно-практической конференции, посвященной 80-летию УГАВМ «Технологические проблемы производства продукции животноводства и растениеводства» (Троицк, 2009), на Международной экологической студенческой конференции «Экология России и сопредельных территорий. Экологический катализ» (Новосибирск, 2009), на IV Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы экологии Южного Урала» Оренбургского государственного университета (Оренбург, 2009), научно-практических конференциях ЧГАУ (Челябинск 2006, 2007, 2008, 2010), Институт экологии растений и животных УрО РАН на Всероссийской конференции молодых ученых, посвященной 90-летию со дня рождения академика П.Л. Горчаковского «Экология от южных гор до северных морей» (Екатеринбург, 2010).

Публикации результатов исследований. По материалам исследований опубликовано 7 статей общим объёмом 1,5 печатных листа, в том числе 3 статьи опубликованы в научных журналах, рекомендованных ВАК РФ;

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 117 страницах печатного текста, состоит из 5 глав и выводов, иллюстрирована 23 таблицами и 22 рисунками, содержит 10 приложений. Список использованной литературы включает 165 источников, в том числе 17 иностранных.

Личный вклад соискателя. Работа выполнена в Институте агроэкологии - филиале ФГБОУ ВПО «Челябинская государственная агроинженерная академия» в 2005-2010 годах. Исследования проводились непосредственно автором диссертационной работы в рамках плана НИР кафедры системного анализа, химии и защиты растений по теме «Физические и химические основы устойчивости черноземных почв Южного Зауралья к антропогенным воздействиям» (номер государственной регистрации 01200500293).

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю кандидату биологических наук, доценту Л. В. Уфимцевой за внимание и помощь в написании диссертации, профессору Челябинской государственной arpoинженерной академии, доктору биологических наук В.А. Синявскому за ценные замечания и дополнения.

Заключение Диссертация по теме "Почвоведение", Калганов, Антон Александрович

ВЫВОДЫ

1. Разработка и ликвидация угольных месторождений на территории Копей-ского угленосного района привели к затоплению природно-территориального комплекса сильноминерализованными водами, деградации почв, растительных фитоценозов; и в целом экосистемы.

2. Черноземы текстурно-карбонатные засоленные маломощные тяжелоеуг-линистые, не подвергшиеся;затоплению, характеризуются щелочной реакцией среды и низким содержанием органического вещества (3,3 %), низкой устойчивостью к деградационным процессам при повышении техногенной нагрузки.

3; Преобладание в фитоценозе луга, не подвергшегося затоплению; многолетних мезофитных (68 %) с преобладанием злаковых видов, свидетельствует.о сложившемся равновесном растительном;сообществе.

4. При осушении длительно затопленных вторичных солончаковых почв выявлены деградационные процессы, выражающиеся в снижении органического вещества^ представленного« быстроминерализуемыми илистыми! отложениями; снижении; доли; обменных- ионов в ППК, что в целом способствует снижению буферных свойств почв.

5. Техногенное затопление черноземных почв высокоминерализованными поверхностными водами привело к смещению сложившегося распределения между различными по формам связи с почвой гумусовыми кислотами. Наблюдается' повышение доли свободных гуминовых на фоне снижения доли гуминовых кислот, связанных с кальцием. Доля «свободных» фуль-вокислот снижается на фоне повышения доли фракций, связанных с кальцием и глинистыми минералами.

6. Сужение соотношения Сгк/Сфк сдвигает направленность процессовктранс-формации органического вещества в сторону фульвокислот, свидетельствует об ухудшении качества гумуса, повышения его лабильности. Сложившийся уровень гумификации органического вещества определяет низкую экологическую устойчивость осушаемых почв к биодеградационным процессам.

7. Сульфатно-хлоридно-натриевое засоление поверхностных вод озера Четвертое оказало существенное влияние на почвенные процессы, усиливая процессы вымывания и минерализации органического вещества, а также на формирование растительных сообществ при осушении вторичных солончаков.

8. Длительное затопление привело к полной деградации растительного покрова. При осушении видовое разнообразие усиливается в направлении от простых сообществ ранних стадий естественных вторичных сукцессий до богатых видами с преобладанием мезофитных злаковых ассоциаций более поздних стадий, что способствует восстановлению растительности лугового биоценоза.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Калганов, Антон Александрович, Уфа

1. Агрономическая оценка гумусового состояния почв / В.И. Савич, Н.В. Парахин, Л.П. Степанова и др. Орлов, гос. аграр. ун-т, МСХА им. К.А. Тимирязева, Почв, ин-т им. В. В. Докучаева. Т. 1,2. Орел, 2001.

2. Агрохимия / Под ред. П.М. Смирнова, Э.А. Муравина. 2-е изд., пере-раб. и доп. М.: Колос, 1984. 304 с.

3. Адаменко В.Н. Климат и озера. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 263 с.

4. Апарин Б.Ф. Географические основы рационального использования почв. СПб.: Изд-во СПб. ун-та, 1992. 320 с.

5. Баженов Н.К., Рубцова И.Г. Влияние длительного затопления на окислительно-восстановительный потенциал сероземно-луговой сильносолончаковатой почвы // Рациональное использование земель Киргизии. Фрунзе, 1970.

6. Базилевич Н.И. Геохимия почв содового засоления. М.: Наука, 1965. 351 с.

7. Базилевич Н.И. и др. Методы изучения биологического круговорота в различных природных зонах / Н.И. Базилевич, A.A. Титлянова, В.В. Смирнов. М.: Мысль, 1978. 182 с.

8. Бахарева А.Ф. Почвы Курганской области. Курган: Советское Зауралье, 1959. 153 с.

9. Бахарева А.Ф., Терпугов Н.В. Агрохимическая характеристика почв и применение удобрений в Курганской области. Челябинск: Юж.-Урал. Кн. Изд-во, 1969. 116 с.

10. Бендаравичюс Б., Поцене А. Влияние осушения на водно-физические свойства почвы // Мелиорация переувлажненных земель. 2007. №2(58). С. 80-86.

11. Биогеохимические основы экологического нормирования / В.Н. Башкин, Е.В. Евстафьева, В.В. Снакин и др. М.: Наука, 1993. 312 с.

12. Бирюкова В.А. Роль органического вещества в развитии Ox-Red процессов в почве (на примере серой лесной почвы): Автореф. канд. с,-х. наук. М., 1975. 18 с.

13. Бондарев А.Г. Физические свойства почв как теоретическая основа прогноза их уплотнения // Влияние сельскохозяйственной техники на почву. М.: Наука, 1981. С. 80-85.

14. Брудастов А.Д. Осушение минеральных и болотных земель. М.: Сельхозгиз, 1955. 443 с.

15. Валиев В. Органическое вещество гидроморфных почв сероземного пояса//Почвоведение. 1979. № 12. С. 41-49.

16. Вальков В.Ф. и др. Экология почв / В.Ф. Вальков, К.Ш. Казеев, С.И. Колесников. Учебное пособие. Часть 2. Разрушение почв. Дегуми-фикация. Нарушение водного и химического режима почв. Ростов-на-Дону: УПЛ РГУ, 2004. 54 с.

17. Виноградов В.Г. Органическое вещество затопленных почв мелководий Учинского водохранилища // Вестн. Моск. ун-та / Gep. Биология, почвоведение. 1968. № 3. С. 110-120.

18. Воробьева JI.A. Система показателей химического состояния засоленных почв // Вестн. МГУ / Сер. Почвоведение, 1984. № 2. С. 3-11.

19. Ганжара Н.Ф. Практикум по почвоведению / Н.Ф. Ганжара, Б.А. Борисов, Р.Ф. Байбеков. М.: Агроконсалт, 2002. 280 с.

20. Гаррелс P.M., Крайст 4.JI. Растворы, минералы, равновесия. М.: Мир, 1968. 368 с.

21. Гедройц К.К. Почвенно-поглощающий комплекс, растение и удобрение. М.: Сельхозгиз, 1935. 344 с.

22. Геология месторождений угля и горючих сланцев СССР. В 12 т. Т.4: Угольные бассейны и месторождения Урала / Под ред. И.И. Аммосова и др. М.: Недра, 1967. 476 с. .

23. Геология СССР. Том XII. Пермская, Свердловская, Челябинская и Курганская области. Часть 1 Геологическое описание. Книга 2. М.: Недра, 1969. 304 с.

24. Гигевич Г.С. и др. Высшие водные растения Беларуси: эколого-биологическая характеристика, использование и охрана / Г.С. Гигевич, Б.П. Власов, Г.В. Вынаев: Минск: Издательский центр БГУ, 2001. 231с.

25. Гиль А.Ф. Использование осушенных земель и некоторые приемы их улучшения // Процессы в целинных и освоенных почвах Севера / Тр. Коми НЦУрО АН СССР. Сыктывкар, 1991. № 122. С. 30-40.

26. Глухих М.А. Влага черноземов Зауралья и пути ее эффективногоиспользования. Челябинск: ЧГАУ, 2003. 358 с.

27. Горшкова Е.И. Изменение органического вещества сухостепных и степных почв под влиянием культуры риса: Автореф. канд. биол. наук. М., 1972. 29 с.

28. Горшкова Е.И. Динамика ОВП сухостепных почв при затоплении // Е.И. Горшкова, Т.Г. Дементьева / Научн. докл. высш. школы. Биол. науки, 1971. № 9. С. 99-107.

29. Горшкова Е.И., Орлов Д.С. Влияние величины рН почвы на значение окислительно-восстановительного потенциала // Почвоведение. № 5, 1981. С. 25-30.

30. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей природной среды Российской Федерации в 2008 году». Москва: ООО «РППР РусКонсалтингГрупп» по заказу Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации, 2009. 499 с.

31. Гречин И.П. Свободный кислород и его роль в почвенных процессах лесолуговой (таежно-лесной) зоны европейской части СССР: Авто-реф. докт. с.-х. наук. М., 1965. 527 с.

32. Гречин И.П., Курлыкова М.В. Динамика окислительно-восстановительного потенциал в дерново-подзолистых почвах в зависимости от аэрации // Докл. ТСХА. Вып. 76. 1962. С. 27-34.

33. Гречин И.П., Чэн Юнь-шен. Влияние различной концентрации газообразного кислорода в почвенном воздухе на окислительно-восстановительные условия // Почвоведение, 1960. № 7. С.106-110.

34. Гришина Л.А. Учет биомассы и химический анализ растений / Л.А. Гришина, Е.М. Самойлова. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1971. 99 с.

35. Гусев А.П. Особенности начальных стадий восстановительной сукцессии в антропогенном ландшафте (на примере юго-востока Белоруссии) // Экология. № 3. 2009. С. 174-179.

36. Гусейнов А.Н. Экология города Тюмени: состояние, проблемы. Тюмень: Издательская фирма "Слово", 2001. 176 с.

37. Джиндил А. Р. Сравнительная характеристика органического вещества водораздельных и долинных почв дерново-подзолистой зоны: Автореф. канд. биол. наук. М., 1968. 24 с.

38. Дзыбов Д.С., Денщикова Т.Ю. Начальные стадии самозарастанияотвалов буроугольных месторождений в предгорьях Карачаево-черкесии // Экология. № 4. 2001. С. 303-306.

39. Дмитриев Е.А. К методологии и технике разделения объектов на две группы//Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвовед. 1993. № 1. С. 15-19.

40. Драбкова В.Г., Сорокин И.Н. Озеро и его водосбор единая природная система. JL: Наука. 1979. 196 с.

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

42. Дробник Я.Н. Изучение биологических превращений органических веществ в почве // Почвоведение. 1957. № 12. С. 66-71.

43. Егоров В.В. Засоленные почвы и их освоение. М.: Изд. АН СССР, 1954. 112 с.

44. Егоров В.П., Кривонос JI.A. Почвы Курганской области. Курган: Изд-во «Зауралье», 1995. 174 с.

45. Емцев В.Т., Березнева С.А., Тарарина Л.Ф. Влияние растительных остатков на развитие микроорганизмов и ОВП в серой лесной почве //Изв. ТСХА. 1975. Вып. 3. С. 128-136.

46. Еремченко О.З. Природно-антропогенные изменения солонцовых почв в Южном Зауралье. Пермь: Изд-во Перм. ун-та, 1997. 319 с.

47. Еремченко О.З., Орлова Н.В. Полевая практика по почвоведению. Пермь: Изд-во Перм. ун-та, 2003. 80 с.

48. Ермаков В.Н. и др. Развитие процессов подтопления земной поверхности под влиянием закрывающихся шахт // В.Н. Ермаков, В.А. Семенов, O.A. Улицкий, Е.П. Котелевец, A.B. Тарахкало / Уголь Украины. 2001. № 6. С. 12-13.

49. Жуков O.B. Геология Челябинского бассейна и петрохимические особенности углей // Геология, поиски и разведка месторождений горючих полезных ископаемых: Межвуз. сб. / Перм. политехи, ин-т. Пермь, 1975. Вып. 1.

50. Заборин М.С., Улицкий O.A., Панов Б.С. Геоэкологические проблемы реструктуризации угольной промышленности // Материалы VII международной студенческой экологической конференции. Новосибирск, 2002. С. 85-87.

51. Зайдельман Ф.Р. Особенности режима и мелиорации заболоченных почв. М.: Колос. 1969. 223 с.

52. Зонн С.В., Карпачевский Л.О., Стефин В.В. Лесные почвы Камчатки. М.: Изд-во АН СССР, 1963.253 с.

53. Зырин Н.Г, Орлов Д.С. Физико-химические методы исследования почв. М.: МГУ, 1964. 382 с.

54. Игнатьев H.H. Влияние температуры на поглощение кислорода и выделение углекислого газа почвой // Докл. ТСХА. 1968. Вып. 138. С. 124-129.

55. Канев В.В. Параметры оглеения и подзолообразования в почвах на покровных суглинках северо-востока Русской равнины. Екатеринбург: УрО РАН, 2002. 223 с.

56. Канев В.В., Казаков В.Г. Трансформация свойств дерново-подзолистых почв северных увалов при осушении и освоении // Почвоведение. 2005. № 6. С. 750-761.

57. Каретин JI.H. Почвы Тюменской области. Новосибирск: Наука, 1990. 286 с.

58. Карпачевский Л.О. Почвенно-биогеоценотические исследования в лесных биогеоценозах / Л.О. Карпачевский, А.Д. Воронин, Е.А.

59. Дмитриев и др. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1984. 160 с.

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

61. Кауричев И.С. Особенности генезиса почв временного избыточного увлажнения: Автореф. докт. с.-х. наук. М., 1965.

62. Кауричев И.С., Латфулина Г.Г. Изменение окислительно-восстановительной буферности почв под влиянием некоторых факторов //Изв. ТСХА. 1976. № 3. С. 105-113.

63. Кауричев И.С. Генетическая оценка- окислительно-восстановительного состояния почв // Почвенные режимы и их агро-экологическая оценка. К 100-летию со дня рождения проф. С.П. Яр-кова / Под ред. И.С. Кауричева, В.И. Савич. М.: МСХА, 2003. С.87-115.

64. Кауричев И.С. Изменение окислительно-восстановительной буферности почв по данным сезонной динамики // И.С. Кауричев; Г.Г. Латфулина, В.И. Савич / Докл. ТСХА. 1975. Вып. 208. С.71-76.

65. Кауричев И.С. Окислительно-восстановительная буферность почв // И.С. Кауричев, Г.Г. Латфулина, В.И. Савич. / Изв.- ТСХА. 1974. Вып. 2. С. 75-85.

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

67. Кауричев И.С. Окислительно-восстановительные процессы в почвах, агрономическая оценка и регулирование // И.С. Кауричев, В.И. Савич, Л.Л. Шишов, Х.А. Амергужин, О.Д. Сидоренко / Костанай: ОАО «Костанайский печат. двор», 1999. 403 с.

68. Кауричев И.С. Применение регуляторов окислительно-восстановительного состояния почв // И.С. Кауричев, В;И. Савич / Изв. ТСХА. 1980. Вып. 3. С.75-82.

69. Кауричев! И.С., Малий H.H. Характеристика окислительно-восстановительных процессов в мерзлотно-таежных и мерзлотно-полуболотных почвах//Почвоведение, 1973. № 7. С. 19-28.

70. Кирюшин В.И. Агрономическое почвоведение. М.: КолосС, 2010.687 с.

71. Кирюшин В.И: Экологизация земледелия и технологическая политика. М: Изд-во МСХА, 2000: 473 с.

72. Классификация и диагностика почв СССР: М.: Колос, 1977.223 с.

73. Ковда В.А. Происхождение и режим засоленных почв. Т. 1-2. М. JI., 1946.

74. Козаченко А.П. Состояние почв и почвенного покрова Челябинскойобласти по результатам мониторинга земель сельскохозяйственного назначения. Челябинск, , 1997. 112 с.

75. Козлов Л.Г. Эффективность травосеяния на осушенных торфяных почвах// Кормовые культуры; 1991. № 5. С.20-22.

76. Колпаков В.В. С}осарев И.П. Сельскохозяйственные мелиорации / Под ред. И.П. Сухарева. М.: Агропромиздат, 1988. 319 с.

77. Комплексный доклад о состоянии окружающей природной среды Челябинской области в 2006 году / Под ред. Министра радиационной и экологической: безопасности Челябинской области Т.Н. Нодтесова. Челябинск, 2007. 214 с.

78. Кононова М.М. Органическое вещество почвы, его природа, свойства и методы изучения. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 314 с.

79. Копцева Е.М. Естественное восстановление растительности на техногенных местообитаниях Крайнего Севера: Ямальский сектор Арктики. Автореферат. канд. биол. наук, СПб., 2005. 24 с.

80. Корнилов И.М., Пивоваров И.В., Иванов В.А. Плодородие переувлажненных почв / Главный агроном. № 5. 2006. С. 13-14.

81. Костенков Н.М. Генетические и химические особенности луговых глеевых почв рисовых полей Приморья // Почвоведение. 1975. № 6. С. 23-31.

82. Костяков А.Н. Основы мелиорации. М.: Сельхозгиз, 1960. 622 с.

83. Кравцов А.И. Основы геологии горючих ископаемых. М.: Высшая школа, 1982. 424 с.

84. Кудрявцев А.Ю Восстановительная динамика растительности лесостепного комплекса Среднего Поволжья // Экология. № 5. 2007. С. 323-330.

85. Курлыкова М.В. Влияние различной скважности и аэрации на характер окислительно-восстановительного состояния дерново-подзолистой почвы //Докл. ТСХА. 1963. Вып. 84. С. 98-103.

86. Кушниренко Ю.Д. Челябинская область // Агрохимическая характеристика почв СССР (Казахстан и Челябинская область). М.: Наука, 1968. С. 219-309.

87. Луговые травянистые растения. Биология и охрана: Справочник / Губанов И.А., Киселева К.В., Новиков B.C., Тихомиров В.Н. М.:

88. Агропромиздат, 1990. 183 с.

89. Лакин Г.Ф. Биометрия. М.: Высш. шк., 1990. 350 с.

90. Ларешин В.Г., Илюхин М.Н. Окислительно-восстановительные условия засоленных почв при избыточном увлажнении / Докл. ТСХА. 1970. Вып. 160. С.119-123.

91. Ларешин В.Г., Кауричев И.С. Окислительно-восстановительный режим почв солонцового комплекса под культурой затопляемого риса в Сарпинской низменности / Изв. ТСХА. 1969. Вып. 6. С. 91-104.

92. Латфулина Г.Г. Окислительно-восстановительная буферность почв. Дисс. канд. с.-х. наук. М., 1975. 107 с.

93. Люжина H.A. О взаимосвязи режимов влажности, температуры и окислительно-восстановительных условий в дерново-подзолистых почвах / Зап. Ленингр. с.-х. ин-та. Т. 165. № 2. 1972.

94. Майенер А.Д. Жизнь растений в неблагоприятных условиях. М.: Высш. шк., 1981. 96 с.

95. Маландин Г.А. Почвы Урала, принципы агротехники и мелиорации. Свердловск: ОГИЗ, 1936. 328 с.

96. Малышевич Б.Н. Прогнозные оценки экологических последствий паводковой активности в бассейне р. Кубань // Научный журнал Куб-ГАУ. Краснодар: КубГАУ, 2010. №06(60).

97. Маслов Б.С., Зоткин В.П., Пыленок П.И. Агроэкологическая оценка способов осушения // Вестник Российской академии с.-х. наук. М.: 1996. № 1.С. 48-51.

98. Мелиорация и водное хозяйство. 3. Осушение: Справочник / Под ред. Б.С. Маслова. М.: Агропромиздат, 1985. 447 с.

99. Милютин А.Г., Порцевский А.К., Калинин И.С. Охрана недр ирациональное недропользование при горных, горно-разведочных и буровых работах. М.: МГОУ, 2005. 150 с.

100. Назаренко О.Г., Нагабедьян И.Л. Подтопление и локальное переувлажнение в степной зоне // Главный агроном. 2005. №4. С. 21-24.

101. Нгуен-Ви, Окислительно-восстановительное состояние почвы различной влажности / Докл. ТСХА. 1968. Вып. 138.

102. Новикова Н.М. Оценка влияния изменения режима вод суши на наземные экосистемы. М.: Наука, 2005. 365 с.

103. Обухова В.А. Динамика почвообразовательного процесса в почвах рисовых полей Нижней Бирмы: Автореф. канд. биол. наук. М., 1969. 34 с.

104. Орлов Д.С. Химия почв / Д.С. Орлов, Л.К. Садовникова, Н.И. Суханова. М.: Высш. шк., 2005. 558 с.

105. Орлов Д.С., Гришина Л.А. Практикум по химии гумуса. / Д.С. Орлов, Л.А. Гришина. М.: Изд-во МГУ, 1981. 272 с.

106. Орловский Н.В. Исследования по генезису, солевому режиму и мелиорации солонцов и других засоленных почв Барабинской низменности / Тр. Почв, ин-та им. В.В. Докучаева. 1955. Т. 47. С. 238-403.

107. ОСТ 46-52-76 Методы агрохимического анализа почв. Определение химического состава водных вытяжек и состава грунтовых вод для засоления почв

108. Отчеты по экологическому мониторингу последствий ликвидации шахты «Красная Горнячка» и разреза «Батуринский» Челябинского угольного бассейна // Уральский центр социально-экологического мониторинга углепромышленных территорий 2004-2008 гг.

109. Парфенов В.И., Ким Г.А. Динамика лугово-болотной флоры Полесья под влиянием осушения. Мн.: Наука и техника, 1976. 140с.

110. Парфенов В.И., Кузнецова Р.П. Изменение флористического состава сеяных травостоев на осушенных торфяниках Белорусского Полесья // Ботаника, исследования. Вып. 20. Мн.: Наука и техника, 1978. С. 23-34.

111. Парфенов В.И., Ким Г.А. Травянистая растительность поймы р. Лани и ее возможное изменение под влиянием осушения // Ботаника, исследования. Вып. 27. Мн.: Наука и техника. 1986. С.47-54.

112. Передкова Л.И. Влияние аэрации на микробиологические процессы в почве: Дисс. канд. с.-х. наук. М., 1976. 173 с.

113. Почвоведение / И.С. Кауричев. М.: Колос, 1969. 544 с.

114. Почвоведение / В.А. Ковда, Б.Г. Розанов и др. М.: Высш. шк., 1988. 400 с.

115. Почвоведение / Л.Н. Александрова, И.Н. Антипов-Каратаев, И.Ф. Гаркуша и др. М.: Гос. изд. с.-х. литературы, 1958. 440 с.

116. Почвы СССР / Т.В. Афанасьева, В.И Василенко, Т.В. Терешина, Б.В. Шеремет. М.: Мысль, 1979. 380 с.

117. Поясов П.Н. К вопросу об аэробных и анаэробных условиях в почве по данным состава почвенного воздуха / Вопросы агрономической физики. Л., 1957.

118. Практикум по земледелию / И.П. Васильев, A.M. Туликов, Г.И. Баздырев и др. М.: КолосС, 2005. 424 с.

119. Работнов Т.А. Луговедение. М.: МГУ, 1974. 384 с.

120. Разумовский С.М. Закономерности динамики биоценозов. М.: Наука, 1981.231 с.

121. Раков Е.А., Чибрик Т.С. К вопросу формирования флоры на нарушенных промышленностью землях // Экология. № 6. 2009. С. 473-476.

122. Раменский Л.Г. Экологическая оценка кормовых угодий по растительному покрову. М.: Сельхозгиз, 1956. 472 с.

123. Роде A.A., Смирнов В.Н. Почвоведение. М., Высшая школа, 1972. 480 с.

124. Сайфуллина Н.М. и др. Статистический анализ восстановительных сукцессий зарастания заброшенных населенных пунктов в горнолесной зоне Республики Башкортостан // С.М. Ямалов, Э.Ф. Шайхисламова, Б.М. Миркин / Экология. № 5. 2008. С. 385-389.

125. СанПин 2.1.7.573-96 «Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения»

126. Сапегин Л.М. Пойменные луга юго-востока БССР, их рациональное использование, улучшение и охрана. Мн.: Университетское, 1985. 100 с.

127. Сельскохозяйственная мелиорация / Б.С. Маслов, А.И. Безменов, В.Ф. Пастухов, П.А. Черний. Под ред. Б. С. Маслова. М.: Колос, 1984. 511 с.

128. Сельскохозяйственные мелиорации в нечерноземной полосе / А.И. Голованов. М., 1964.

129. Сельскохозяйственный энциклопедический словарь / Ред. В.К Месяц и др. М.: Сов. энциклопедия, 1989. 656 с.

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

131. Синявский В.А. Соле- и солонцеустойчивость сельскохозяйственных культур // Совершенствование агротехники и технологии возделывания сельскохозяйственных культур: Сб. науч. тр. / Челябинск: ЧГАУ, 1996. С. 19-24.

132. Синявский И.В. Агрохимические и экологические аспекты плодородия черноземов Зауралья: Монография / Челябинск: ЧГАУ, 2001. 275 с.

133. Славный Ю.А., Шаврыгин П.И. Условия возникновения процессов оглеения в почвах Амуро-Зейского междуречья // Почвоведение. 1964. №4.

134. Справочник мелиоратора. М.: Россельхозиздат, 1976. 235 с.

135. Стрелкова В.И. Влияние переувлажнения и засоления на биологические свойства почв юга России: Ростовский государственный университет. Автореферат. канд. биол. наук. Ростов-на-Дону, 2006. 24 с.

136. Ступин Д.Ю. Загрязнение почв и новейшие технологии их восстановления / Д.Ю. Ступин. СПб.: Издательство «Лань», 2009. 432 с.

137. Титов Ю.В. Морфология и систематика растений: Методические указания по проведению учебной практики / Ю.В. Титов, М.Е. Игнатьева, Г.П. Минкевич. СПб.: СПбГЛТА, 1994. 44 с.

138. Томашевский И.И. Болотные почвы и условия среды // Почвоведение. 1957. № 5.

139. Трофимов И.Т. Солеустойчивость многолетних трав // И.Т. Трофимов, B.C. Курсакова / Ботанические исследования Сибири и Казахстана. Барнаул: Изд-во Алт. ун-та, 2001. Вып. 7. С. 88-94.

140. Уваров Г.И. Голеусов Г.В. Практикум по почвоведению с основамибонитировки почв. Белгород: Изд-во Белгор. гос. унив., 2004. 140 с.

141. Урусевская И.С., Щипихина JI.C. Содержание и состав гумуса почв различной степени оглеенности в условиях дерново-подзолистой зоны // Научн. докл. высш. школы. Биол. науки. 1978, № 10. С. 98-106.

142. Фрумин И.Л. Моделирование земледелия Южного Зауралья: Монография / Под науч. ред. В.И. Кирюшина. Челябинск: ЧГАУ, 2004. 286 с.

143. Харькина М.А. Экологическая геодинамика и сельское хозяйство // Энергия: экономика, техника, экология. 2001, № 10. С.30-37.

144. Хусаинов А.Ф. Состав флоры отвалов медно-колчеданных месторождений Южного Зауралья // Экология. № 3. 2005. С. 231-234.

145. Челябинская область: энциклопедия / Гл. ред. К.Н. Бочкарев. Т.З. Челябинск: Каменный пояс, 2008. С. 391-392.

146. Шеин Е.В. Курс физики почв. М.: Изд-во МГУ, 2005. 274 с.

147. Шенников A.A. Луговедение / A.A. Шенников. Л.: Изд-во Ленингр. гос. ун-та; 1941. 510 с.

148. Шишов Л.Л. Влияние режима увлажнения на окислительно-восстановительное состояние красноземов и желтоземов Аджарии // Тр. ун-та Дружбы народов им. П. Лумумбы. Т. 35. Вып. 2. 1969.

149. Яскин A.A., Хабаров A.B., Груздева Л.П., Андриенко В.И. Практикум по почвоведению с основами геоботаники. М.: Колос, 1999. 256 с.

150. Тотев Т., Трънков И. Окислительно-редукционният потенциал в из-лужена канелена горска почва при поливни и неполивни условия // Научн. тр. Висш. селкостоп ин-т. Сер. Общ. Землед. Димитров, 1964.

151. Bloomfield C. Sesquioxides immobilization and clay movemement in podzolized soils//Nature. V. 172. 1953.

152. Brummer G. Redoxreaktionen als merkmalspragende Prozesse hydromor-pher Boden. Pseudogley and Gley, Weinhein/Bergstr., 1973.

153. Choshal S., Larsson B. Studies on nitrate reduction. 1. Effect of chemical reduction potential on nitrate reduction in subsoil. // Acta agr. scand., 1977. V. 27. №3.

154. Connel J.H., Slayter R.O. Mechanisms of succession in' natural communities and their role in community stability and organization // Amer. Natur. 1977. V. 111. № 982. P. 1119-1144.

155. Engler R. M., Patrick W. H. Sulfate reduction and sulfide oxidation in flooded soil as affected by chemical oxidants // Soil Sei. Soc. of America, Proc., V. 37. №5. 1973.

156. Gotoh S., Patrick W. H. Transformation of iron in a-waterlogged soil as influenced by redox potential and pH // Soil Sei. Soc. Amer. Proc., 1974. V. 38. № 1.

157. Horn H. S. The ecology of secondary succession // Ann. Rev. Ecol. And Syst. 1974. V. 5. P. 25-37.

158. Loginow W., Wisniewski W. Studies on humus fractioning based on its susceptibility to oxidizing agents. // Pol.Ecol. Stud. 1976. V.2. №1.

159. Lossaint P. Etude experimentale de la mobilization du fer des sols. // Ann. agron. Ser. A. № 5. 1959.

160. Mayaudon J., El Halfawi M., Batistic L. Oxidoreductive degradation of D, L-3(3,4-dihydroxyphenil)alanine by soil mineral and clays // J. Soil Sci. 1973. V.24. №2.

161. Patrick W.H. Turner F.T. Effect of redox potential on manganese transformation in waterlogged soil // Nature. 1968. V. 220. № 5166.

162. Smith K.O., Dowdell R.J. Field studies of the soil atmosphere. I. Relationships between ethylene, oxygen, soil moisture content, and temperature // J. Soil Sci. 1974. V.25. № 2.

163. Starkey R.L. Oxidation and reduction of sulfur compounds in soils // Soil science. V. 101. №4. 1966.1. O I

164. Szilagyi M. Reduction of Fe ion by humic acid preparations // Soil. Sci. 1971. V. III. №4.

165. Willett I.R. Higgins M.L. Phosphate sorption by reduced and reoxidized rice soils // Austral. J. Soil Res. 1978. V. 16. № 3.