CC BY
23
© A.M. Шипилова, И.С. Семина, И.П. Беланов, 2013
УДК 622.271 (075.8)
А.М. Шипилова, И.С. Семина, И.П. Беланов
ДИНАМИКА ЗАПАСОВ ПРОДУКТИВНОЙ ВДАГИ В ПОЧВЕННОМ ПОКРОВЕ ТЕХНОГЕННЫХ ДАНДШАФТОВ, РАСПОДОЖЕННЫХ В ДЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЕ КУЗБАССА*
Рассмотрена динамика запасов продуктивной влаги в почвенном покрове техногенных ландшафтов, расположенных в лесостепной зоне Кузбасса. Почвы техногенных ландшафтов представлены техноземом и эмбриоземами: инициальными, органо-аккумулятивными, дерновыми и гумусово-аккумулятивными. Сравнивается накопление запасов продуктивной влаги в различных типах эмбриоземов. Ключевые слова: запасы продуктивной влаги в почве, техногенные ландшафты, эмбриоземы.
Кузнецкий бассейн является крупнейшим угольным бассейном в России, как по количеству запасов угля, так и по добыче. К 2020 году планируется увеличить объем добычи угля по сравнению с 2006 годом на 43 %. Общий объем добычи угля составит 250 млн. тонн в год. Ежегодно на поверхность извлекается более миллиарда тонн породы. На месте когда-то плодородных земель появляются техногенные ландшафты. Площадь отвалов постоянно увеличится. При этом естественные территории претерпевают порой необратимые антропогенные изменения почвенного покрова, так же изменения животного и растительного мира [3].
Территории, на которых расположены отвалы вскрышных и вмещающих пород обладают специфическими свойствами, значительно отличающимися от свойств естественных ландшафтов. Прежде всего, это гидротермические, физико-химические и
геохимические свойства. На техно-генно нарушенных территориях формируются молодые почвы, они обладают особыми режимами функционирования, отличающимися от почв, характерных для данного региона. Согласно классификации молодые почвы относят к классу эмбриоземов [1]. На поверхности техногенных ландшафтов Кузбасса, как правило, формируются четыре основных типа эмбриоземов: инициальные, органо-аккумулятивные, дерновые и гумусо-во-аккумулятивные. Эти основные типы эмбриоземов имеют черты сходства и различия. Сходны они в том, что все типы обладают очень малой мощностью почвенного профиля, не превышающей (до горизонта почвообра-зующей породы) 30-60 см, отличаются же они по морфологии и генезису биогенных горизонтов.
Одно из важнейших значений для развития почвообразовательных процессов имеет вода. Она перемещает
*Работа выполнена по государственному заданию Министерства образования и науки РФ, регистрационный номер 548922011.
органические и органо-минеральные соединения, определяет расход тепла из почвы и растений вследствие испарения, оказывает влияние на почвообразование, способствуя увеличению скорости биологических процессов.
Количество влаги в почве постоянно изменяется: расходуется растениями, испаряется, передвигается по почвенным горизонтам.
Очень важным показателем в течение всего вегетационного периода является запас продуктивной влаги в почве, так как влагообеспеченность растений зависит не от общего содержания влаги в почве, а от содержания той доли, которая им доступна растениям. Растения могут использовать влагу, уровень которой выше влажности устойчивого завядания растений. Такая влага называется продуктивной [5].
Поэтому целью данной работы является исследование динамики запасов продуктивной влаги в почвенном покрове техногенных ландшафтов, расположенных в лесостепной зоне Кузбасса.
Объекты исследования. Исследования проводились в лесостепной зоне Кузнецкой котловины в течение двух лет. В качестве объекта был выбран Сагарлыкский отвал, расположенный на территории Бачатского угольного разреза. Площадь отвала более 400 га. Возраст отвала более 20 лет, он представляет собой огромный, высотой более 40 м навал горной породы на естественную поверхность. Планирование поверхности отвала осуществлялось бульдозером, в дальнейшем на часть спланированных участков был отсыпан ПСП (плодородный слой почвы), суглинок, и часть поверхности была оставлена под самозарастание. Почвенный покров представлен техноземом (распо-
ложен на спланированной поверхности, растительность разнотравно-злаковая, проективное покрытие 100 %), эмбриоземами: органо-аккумулятивным (участок с лесной рекультивацией, посадки сосны), гуму-сово-аккумулятивным (самозарастание на суглинке, растительность бобово-разнотравно-злаковая, проективное покрытие 100 %), дерновым (самозарастание на суглинке, растительно-стьбобово-злаково-разнотравная, проективное покрытие 90 %) и инициальным (расположен на склоновых поверхностях, растительность пионерная, проективное покрытие 15 %). Распространение данных почв обусловлено тем, что в рельефе преобладают склоновые поверхности, а сильная каменистость почвоообра-зующих пород обеспечивает высокую фильтрационную способность.
Основными источниками увлажнения почвы являются атмосферные осадки, конденсация парообразной воды из атмосферы и грунтовые воды [4].
В течение года в Сибири выпадают твердые и жидкие осадки, и не всё их количество попадает в почву - значительная часть осадков поглощается растениями или испаряется. Жидкие осадки, попадающие на поверхность, могут стекать вследствие поверхностного стока. Такое явление можно наблюдать в период обильных дождей.
Твердые осадки также неравномерно распределяются по земной поверхности вследствие снегозадерживающей способности растений и различного вида преград.
Конденсация парообразной влаги из атмосферы на поверхности почвы происходит вследствие резкого охлаждения этой поверхности в ночное время [2]. Наиболее интенсивно это происходит на отвалах, сформированных обломочным материалом.
Таблица 1
Запас продуктивной влаги почв техногенных ландшафтов (до глубинны 0,2 м)
Почва Запас продуктивной влаги (мм)
Май Июнь Июль Август Сентябрь
Технозем гумусогенный 48,8 51,3 9,7 15,9 37,0
Эмбриозем дерновый 51,2 34,0 7,2 4,3 17,9
Эмбриозем гумусово-аккумулятивный 54,3 38,8 8,0 7,3 24,0
Эмбриозем органо-аккумулятивный 0,5 8,6 0 1,1 8,9
Эмбриозем инициальный 0,8 7,7 0 4,7 3,6
Еще одним источником поступления влаги в почву являются грунтовые воды, на объектах исследования они не играют роли, так как эмбриоземы являются почвами автоморфными (глубина залегания грунтовых вод более 10 м).
Запасы влаги в разных типах эм-бриоземов отличаются и зависят от состава пород. В течение двух лет на опытных участках проводись замеры влажности. Пробы отбирались примерно через 20 дней с мая по октябрь. Проведенные исследования позволили представить динамику запаса продуктивной влаги для почв техногенных ландшафтов на глубине 0,2 м.
Запасы продуктивной влаги изменяются в течение всего вегетационного периода. Причиной этого, как говорилось выше, является количество осадков, выпавшее за месяц и испарение. Причем испарение воды с поверхности почвы напрямую зависит от температуры воздуха и растительного покрова поверхности.
Количество продуктивной влаги в разных почвах техногенных ландшафтов является различным. Запасы влаги на глубине 0,2 м можно оценить как хорошие на техноземе в мае, июне и сентябре, а в июле и августе как неудовлетворительные.
На дерновом эмбриоземе только в мае запасы продуктивной влаги мож-
но оценить как хорошие, в июне как удовлетворительные, в остальные месяцы вегетационного периода они считаются неудовлетворительными.
Похожая динамика наблюдается на гумусово-аккумулятивном эмбрио-земе: в мае запасы влаги - хорошие; июнь, сентябрь - удовлетворительные; июль, август - неудовлетворительные (табл. 1).
Совершенно иная картина наблюдается на инициальном и органо-аккумулятивном эмбриоземах. Здесь в течение всего вегетационного периода запасы продуктивной влаги являются неудовлетворительными и снижаются практически до нуля в июле месяце, когда температура воздуха достигает максимума и большое количество влаги испаряется с поверхности почвы.
Кроме того, подсчитаны запасы продуктивной влаги для глубины 0,8 м для технозема и эмбриоземов гуму-сово-аккумулятивного и дернового, и 0,5 м для инициального и органо-аккумулятивного эмбриоземов.
Из приведенных в таблицах данных можно сделать вывод, что запасы продуктивной влаги до глубины 0,8 м на техноземе в течение всего вегетационного периода очень хорошие, на дерновом эмбриоземе удовлетворительные только в июле месяце (табл. 2, 3).
Таблица 2
Запас продуктивной влаги почв техногенных ландшафтов (до глубинны 0,8 м)
Почва Запас продуктивной влаги (мм)
Май Июнь Июль Август Сентябрь
Технозем гумусогенный 912 898 330 378 780
Эмбриозем гумусово- 900 810 150 220 440
аккумулятивный
Эмбриозем дерновый 880 771 112 196 301
Таблица 3
Запас продуктивной влаги почв техногенных ландшафтов (до глубинны 0,5 м)
Почва Запас п родуктивной влаги (мм)
Май Июнь Июль Август Сентябрь
Эмбриозем органо-аккумулятивный 48 15,2 - 40 54
Эмбриозем инициальный 1,2 10,5 6,3 43,3 12,7
На инициальном и органо-аккумуля-тивном эмбриоземах запасы влаги неудовлетворительные по всему почвенному профилю до 0,5 м практически в течение вегетационного периода и достигают своего минимума в июле.
Выводы
Во всех типах почв запасы продуктивной влаги в верхних горизонтах значительно меньше, что связано с на-
1. Курачев Б.М., Андроханов В.А. Классификация почв техногенных ландшафтов / В.М. Курачев, В.А. Андроханов. // Сиб. экол. журн. - 2002. - № 3. - С. 255 - 261.
2. Лебедев А.Ф. Почвенные и грунтовые воды. / А.Ф. Лебедев. - М.: Наука, 1936. - 184с.
3. Литвиненко В. С., Пашкевич Н.В., Шувалов Ю.В. Экологическая емкость природной среды Кемеровской об-
греванием верхнего почвенного слоя и испарения влаги с его поверхности.
Наибольшие запасы продуктивной влаги зафиксированы на техноземе и гумусово-аккумулятивном эмбриозе-ме, это связано наилучшими почвен-но-экологическими условиями на данных участках, которые в свою очередь способствуют развитию растительного и почвенного покровов.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ласти. Перспективы развития промышленности. Экобюллетень. № 03. 2008. С.28-34.
4. Роде A.A. Водный режим почв и его регулирование. / A.A. Роде. - М.: Изд-во АН СССР, 1963. - 119 с.
5. Роде A.A. Основы учения о почвенной влаге. / A.A. Роде. -Л.:Гидрометеоиздат, 1965. Т. 1 - 296 с. ГГШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Семина Ирина Сергеевна - кандидат биологических наук, доцент кафедры открытых горных работ, [email protected]
Шипилова Ася Максимовна - старший преподаватель кафедры «Геологии и геодезии» Сибирский государственный индустриальный университет,
Беланов Иван Петрович - кандидат биологических наук, младший научный сотрудник Института почвоведения и агрохимии СО РАН, [email protected]
