Главная – Журналы – Сибирский экологический журнал 2002 номер 3

Предложена профильно-генетическая классификация почв техногенных ландшафтов. Разработана ее иерархическая структура. Показаны диагностические признаки типов, подтипов, родов и видов почв.

Проведена количественная оценка связей в системах почва-климат на регионально-экологическом и почва-среда - на топоэкологическом уровнях. Установлены экологические ниши формирования и функционирования почв криоаридных ландшафтов Забайкалья.

Выявлены внутренние свойства черноземов Хакасии. Найдены показатели сжимаемости и точки перегибов, а также статистически оправданы зависимости между этими параметрами.

Определено понятие пирогенеза как субфактора автоморфного гумидного горно-таежного почвообразования в континентальных секторах мерзлотной области Евразии. Отмечены общие особенности выветривания и зонального почвообразования в областях активного пирогенеза. На примере мерзлотной дерново-карбонатной почвы выявлены качественные и количественные изменения ее морфологического строения, свойств и состава в течение семи лет после прошествия сильного низового пожара. Количественно определено, что уменьшение на 21 см (100 %) мелкоземистой толщи почвенного профиля данной почвы в послепожарный период связано с выгоранием органического вещества поверхностных органогенных горизонтов - 5,4 см (или 26 %), с поверхностным смывом почвенного мелкозема - 5,8 см (или 28 %) и с термопросадкой почвенного мелкозема, составляющей 9,8 см (или 46 % от общего суммарного вклада факторов). При этом, по нашим данным, максимальные термопросадки почвенного мелкозема мерзлотных почв тяжелого гранулометрического состава со льдистой многолетней мерзлотой могут составлять 20-30 % от максимальной послепожарной мощности их сезонно-талого слоя. Средняя ежегодная интенсивность смыва почвенного мелкозема с поверхности данной почвы составила, по нашим данным, 0,8 см, что сопоставимо с данными других авторов.

По материалам полевых обследований с использованием данных дистанционного зондирования на южной окраине Большого Васюганского болота проведен анализ пространственного распространения зональных почвенно-растительных комплексов. Материалы собственных исследований сравниваются с литературными данными по зональному географическому делению Западно-Сибирской равнины. Полученные результаты позволяют уточнить схему подзонального почвенно-геоботанического деления в пределах таежной зоны Западной Сибири.

На примере промышленных городов Западной Сибири рассмотрены особенности техногенного загрязнения почвенного покрова тяжелыми металлами. Главные из них - мозаичность и полиметалльность, причем местными приоритетными загрязнителями могут быть химические элементы, очень слабо изученные в почвоведении и агрохимии. Обычная в таких случаях нехватка информации о региональном и локальном фоновом количестве этих элементов в объектах природной среды, отсутствие гигиенических нормативов по их содержанию в почве и растительной продукции не позволяют полнее и правильнее оценить экологическую обстановку на изученной территории. Отечественные гигиенические нормативы для почвы не полностью учитывают ее буферную способность по отношению к тяжелым металлам, а также игнорируют защитные возможности растений, отчего и на "опасно загрязненной почве" часто можно выращивать гигиенически чистые картофель и овощи.

Более 6 млн га пашни (в основном черноземов) в Западной Сибири подвержено эрозии и дефляции. На почвах, пораженных почворазрушающими процессами, ежегодно отчуждается 4,5-6,5 т/га мелкозема. Различия в типе почворазрушающих процессов, гумусированности и гранулометрическом составе черноземов сказались на величине потерь углерода (150-450 кг/га ежегодно).

На основе изучения содержания и соотношения, пространственного и профильного распределения микроэлементов в почвенном покрове юга Западной Сибири названы основные факторы, определяющие элементный химический состав почв. Показано, что микроэлементный состав почв зависит от: 1) геологических особенностей районов образования исходного материала для почвообразующих пород и типов его транспортировки; 2) закономерностей распределения осадочных отложений по мощности, минералогическому и гранулометрическому составам; 3) преобразования осадочных отложений при их накоплении и в процессе почвообразования.

В работе рассматриваются обобщенные данные по эмиссии углекислого газа и метана, полученные по единой методике при исследовании различных типов болотных экосистем в подзонах северной, средней и южной тайги. Получены средние оценки содержания СО₂ и СН₄ в приземном слое атмосферы и болотных водах. Обсуждается влияние природных экологических и техногенных факторов (условий) на их динамику и распределение в направлении широтно-зонального климатического градиента. Сделан вывод о значительной доле ископаемого СН₄ в атмосфере в условиях интенсивной эксплуатации нефтяных и газовых месторождений Западной Сибири. Обсуждается роль северных болот в глобальном (планетарном) цикле окиси углерода. Вскрыты важные особенности и причины деградационных явлений в северных болотных провинциях, приводящие к возникновению так называемых "римпи".

Предпринята попытка объяснить возможное участие почвообразования в эволюции организмов. Оно осуществлялось опосредованно, через изменения условий жизни, которые совершались при участии почвообразования и прямым путем, т. е. непосредственно через почву как среду обитания.

Приведены данные исследований микробной трансформации углерода в ряде регионов Средней и Восточной Сибири: приенисейской части Сибири (Красноярский край), Центральной Эвенкии, Нижнем и Среднем Приангарье, Западном Саяне. Установлено, что общая продуктивность бактерий и грибов верхнего гумусированного горизонта слоя почв исследованных биогеоценозов достигает 1,4-4,0 мг/см³ (1,2-3,8 т/га в слое 0-50 см), или 0,3-1,5 % от количества гумуса. Расчетный углерод микробной биомассы исследованных почв колеблется в пределах 0,65-2,0 мг/см³ (0,7-1,3 т/га в слое 0-50 см), или 0,4-1,7 % от общего углерода. При среднем уровне биомассы микроорганизмов в исследованных почвах, равном 2,5 т/га (0,025 г/см³), количество энергии достигает 1375 ккал/м². Ежегодный приток углекислого газа в атмосферу из лесных почв исследуемых регионов за счет деятельности микробиоты колеблется от 4,8 до 5,5 т/га. В подстилках сосновых, кедровых и лиственных лесов в течение вегетационного сезона разлагается до 0,8-2,2 т/га (40-53 %) растительных остатков, что в пересчете на целлюлозу составляет 0,3-1,1, т/га (40-70 %).

За 18 лет после высадки на пахотную почву аналогов естественной растительности численность грибов повысилась на 40 % и составила 50-60 % от таковой под естественным лесом. Количество микроорганизмов, утилизирующих различные источники азота, и олиготрофов снизилось при этом на 20-30 % и превысило соответствующие показатели под лесом в среднем на 30 %. Скорость изменения численности той или иной группы микроорганизмов при восстановлении на пашне естественной растительности определялась местом ее в трофической цепи, образующейся в процессе разложения растительного опада.

Биомассу почвенных микроорганизмов и другие биологические характеристики почв (дыхательную и фосфатазную активность) и микробного компонента почв (метаболический коэффициент биомассы и фактор k_c) изучали в почвах южной и северной подзон субарктической тундры Средней Сибири (п-ов Таймыр). Выявлено, что содержание биомассы почвенных микроорганизмов, дыхательная активность почвы и ее фосфатазная активность сильно варьируют в пределах изученной зоны, что отражает особую хаотичность микроэкотопов тундровой зоны. Так, содержание биомассы варьировало от 1 мг С/100 г п. (в почве, непосредственно прилегающей к мерзлотному слою в нижней части пятна криотурбации на юге зоны) до 140 мг С/100 г п. (в оторфованном горизонте глеезема торфяно-перегнойного под травяно-моховой тундрой на юге зоны). Получен-
ные значения микробного метаболического коэффициента для почв тундры (0,1 до 5 мкг С-СО₂^. мг^-1 биомассы-С ^. ч^-1) находятся в пределах значений, установленных для почв других биоклиматических зон. Изучение поведения микробного компонента тундровых почв в лабораторных условиях показало, что при повышении температуры почвы интенсивнее идет иммобилизация фосфора микробной биомассой.

Представлены запасы жизнеспособных микроорганизмов в снежном покрове, талых водах, почве после снеготаяния, а также индексы санитарно-показательных бактерий: Clostridium perfringens, группы кишечной палочки (БГКП), термофилов. Показано участие чужеродных микроорганизмов в повышении токсигенности почв городской территории.

Взаимозависимости между характеристиками растительности (надземная и подземная фито-масса, надземная биомасса, видовой состав, проективное покрытие) и свойствами почв (мощность органогенного и корнеобитаемого слоя, содержание гумуса в слое 0-20 см, толщина абиотического наноса) позволили разработать биологические показатели и критерии количественной оценки устойчивости, степень физической и общей деградации, а также динамики самовосстановления нарушенного почвенно-растительного покрова тундр. Дано аналитическое описание процесса самовосстановления растительности и почв, позволяющее по доступному минимуму исходной информации определить продолжительность разных уровней деградации и общей длительности восстановления в разных условиях водного режима.

Исследовалось влияние штаммов Trichoderma asperellum, Bacillus subtilis и Pseudomonas fluorescens, перспективных для биоконтроля сосудистых микозов сеянцев хвойных, на биологическую активность и структуру микробоценоза почвы лесопитомника. Установлено, что использование антагонистов снижает общую численность микрофлоры только до момента формирования корневой зоны, ограничивая развитие фитопатогенных грибов. В дальнейшем внесенные биологические агенты изменяют структуру микробоценоза, способствуя увеличению численности популяции неспоровых бактерий и ограничению количества фитопатогенов. Самым эффективным биологическим агентом для ограничения численности фитопатогенных микромицетов является Trichoderma asperellum.

Исследования степени токсичности почвы, растений и воды оз. Шира с использованием парамеций Paramecium caudatum в качестве тест-объекта показали, что в целом растения побережья не токсичны. Почвы побережья на глубине 20 и 40 см имеют индекс токсичности IV и V, что свидетельствует об их критическом состоянии. Малейшее снижение индекса токсичности может привести к ухудшению почвы, а возможно, и к необратимым изменениям. Используемый биотест уловил повышение степени токсичности воды и растений в местах антропогенных нагрузок (пляж, котельная).