CC BY
171
УДК: 631.4
Д.В. Иванов, А.Б. Александрова, Б.Р. Григорьян, В.И. Кулагина
Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, Казань,
РЕДКИЕ И ИСЧЕЗАЮЩИЕ ПОЧВЫ РЕСПУБЛИКИ
ТАТАРСТАН
В статье рассмотрены особенности морфологического строения и физико-химических свойств почв Республики Татарстан, нуждающихся в особой охране. Разработана структура Красной книги почв региона. В категорию редких и исчезающих почв рекомендовано включить 6 подтипов зональных и азональных почв. Ключевые слова: Красная книга почв РТ, редкие и исчезающие почвы, охрана почв.
В результате деятельности человека, интенсивного использования в сельском хозяйстве происходит трансформация почвенного покрова во многих регионах РФ (Керженцев, 2009). В Республике Татарстан (РТ) почвы находятся в сфере интенсивного воздействия человека: техногенного, сельскохозяйственного, рекреационного. Вследствие низкой лесистости (17.4 %), высокой распаханности (76.6 %) и отчуждения земель под строительство встает реальная угроза безвозвратного исчезновения некоторых видов почв.
В связи со сложившейся ситуацией становится актуальным и необходимым создание Красной книги почв региона, как предпосылки сохранения почвенного, биологического и природно-культурного разнообразия (Добровольский и др., 2003). Основным аргументом для создания Красных книг почв является сохранение их, как:
1) особого природного тела и почвенного разнообразия;
2) условия обеспечения видового и популяционного разнообразие флоры и фауны;
3) носителя памяти ландшафта и человеческой культуры;
4) особой среды для эволюции живых организмов (Апа-
рин, 2007; Климентьев, 2001; Никитин, 1994).
Сохранение входящих в биосферу организмов во многом теряет смысл, если уничтожается главная экологическая ниша живых организмов суши - почва.
Красная книга почв РТ необходима при решении многих практических задач: при мониторинге, разработке лан-дшафтно-адаптивных систем ведения хозяйства и земледелия, при изучении целинных и освоенных почв, при восстановлении деградированных и загрязненных почв, где не обойтись без системы показателей их эталонных свойств.
С использованием опыта создания Красных книг регионов Российской Федерации авторами разработана структура Красной книги почв РТ:
1. Эталоны;
1.1. Основные эталоны (зональные);
1.2. Локальные эталоны (интразональные или азональные);
1.3. Эталонные комплексы;
2. Редкие почвы;
2.1. Редкие (зональные и азональные) почвы РТ;
2.2. Уникальные почвы;
2.3. Редкие почвы РФ;
Окончание статьи Э.Р. Зайнулгабидинова, A.M. Петрова, Ю.А. Игнатьева, T.B. Якимовой
germination. Environ. Poll. (120). 2002. 363-370.
Chalneau C. H., Yepremian C., Vidalie J. F., Ducreux J., Ballerini D. Bioremediation of a Crude Oil-Polluted Soil: Biodegradation, Leaching and Toxicity Assessments. Water Air Soil Pollut. (144). 2003. 419-440.
Serrano A., Galego M., Gonzalez J.L., Tejada M. Natural attenuation of diesel aliphatic hydrocarbons in contaminated agricultural soil. Environ. Poll. (151). 2008. 494-502.
Serrano A., Galego M., Gonzalez J.L. Assessment of natural attenuation of volatile aromatic hydrocarbons in agricultural soil contaminated with diesel fuel. Environ. Poll. (144). 2006. 203209.
E.R. Zainulgabidinov, A.M. Petrov, Y.A. Ignatiev, T.V. Yakimova. Dynamics of the phytotoxicity of rendzina soil contaminated with diesel fuel.
The studying of the rendzina soil contaminated with various concentrations of diesel fuel was conducted in a laboratory experiment. It is shown that phytotoxicity is influenced by initial level of contamination and light hydrocarbon fractions.
Keywords: phytotoxicity, soil contamination, diesel fuel, rendzina soils.
«Динамика фитогоксичности дерново-карбонатной почвы...»
Эрик Ренатович Зайнулгабидинов к. биол. н., старший научный сотрудник лаборатории эколого-аналитических измерений и мониторинга окружающей среды. Научные интересы: токсикология, биотестирование, загрязнение почв.
Юрий Алексеевич Игнатьев к. хим. н., старший научный сотрудник лаборатории эколого-аналитических измерений и мониторинга окружающей среды. Научные интересы: загрязнение почв, нефтепродукты, газожидкостная хроматография.
Тамара Владимировна Якимова Научный сотрудник лаборатории эколого-аналитичес-ких измерений и мониторинга окружающей среды. Научные интересы: аналитическая химия объектов окружающей среды, экологический мониторинг.
Институт проблем экологии и недропользования АН РТ 420087, Казань, ул. Даурская, 28. Тел.: (843) 298-19-30.
5 (41) 2011 I еоресурсы
3. Исчезающие почвы;
4. Почвы высокой культуры земледелия;
5. Почвы - объекты мониторинга.
К эталонам отнесены целинные, наиболее типичные варианты широко распространенных почв, находящиеся в условиях минимального антропогенного влияния, с сохранившимся генетическим профилем. Сохранение целинной почвы возможно только в ненарушенном биогеоценозе, поэтому задача сохранения системы почвенных эталонов тесно связана с задачей охраны эталонных естественных биогеоценозов в пределах заповедников и других особо охраняемых природных территорий.
В список редких следует включать почвы, занимающие небольшие ареалы в двух-трех местах республики и формирующиеся на редких почвообразующих породах, в необычных гидротермических условиях, со сложной историей развития, отразившейся в строении профиля и свойствах почвы.
Уникальные почвы (экзоты) - это почвенные разновидности, формирующиеся только в одном месте на площади менее 1 га. Формирование их обусловлено своеобразным сочетанием процессов почвообразования, в результате которых развиваются почвы с особенным морфологическим профилем.
Исчезающие почвы - почвенные разности, находящиеся под угрозой полного исчезновения в целинном состоянии, т.е. исчезающие как естественно-исторические тела.
Базовой картографической основой при проведении почвенного обследования служила «Почвенная карта Татарской АССР» (1985) масштаба 1:600000. Использовались также опубликованные материалы почвенных исследований, фондовые данные организаций, а также личная информация ученых и специалистов.
Исследования по поиску объектов Красной книги почв проведены в Волжско-Камском государственном природном биосферном заповеднике (ВКГПБЗ), Национальном парке «Нижняя Кама», Арском лесхозе, районах Предвол-жья (Верхнеуслонский, Кайбицкий, Тетюшский, Дрожжа-новский, Камско-Устьинский), Предкамья (Высокогорский, Зеленодольский) и Закамья (Актанышский, Бугуль-минский, Бавлинский).
В ходе экспедиционных исследований заложено более 100 почвенных разрезов на основных элементах рельефа. Глубина разрезов, в зависимости от почвообразующих пород и наличия грунтовых вод, варьировала от 0.5 до 2 м. Географические координаты точек отбора проб фиксировали при помощи ОРБ-навигатора. Проведено описание территории (рельеф, растительность) и морфологических свойств почв. Выполнена фотосъемка ландшафтов и почвенных профилей.
По результатам исследований в Красную книгу почв РТ рекомендовано включить следующие типы почв (номенклатура дана по «Классификации почв СССР» (1977)).
Редкие зональные почвы
В данную категорию включаются почвы, формирующиеся на редких почвообразующих породах, в необычных гидротермических условиях, со сложной историей развития, отразившейся в строении их профиля и свойствах.
Лугово-черноземная на элювии некарбонатных пород мезозоя (Рис. 1а). Обнаружена в Дрожжановском районе.
Формируется на малораспространенных в РТ неизвестковых глинах мезозойских пород. Растительность: луговое разнотравье (подмареннниково - кострецовый луг, проективное покрытие растительности 100%), с преобладанием костреца безостого Bromopsis inermis (Leyss.), Holub, подмаренника настоящего Galium verum L., мятлика лугового Poapratensis L., герани луговой Geranium pretense L.
Характерной особенностью почвы является черный цвет, хорошо выраженная зернистая структура («бусы» агрегатов на корнях растений). Отличается заметным переходом черного, темно-серого тона верхней части профиля в светлые, похожие на обожженную глину, нижележащие горизонты с ржавыми пятнами. Особый интерес представляет почвообразующая порода с каменистыми включениями некарбонатной природы с хорошо выраженными ядрами кристаллизации на изломе. Их диаметр варьирует от 1.5 до 3 см. Почва отличается высоким содержанием гумуса (13 %).
Подзолистая супесчаная на эоловых песках (Зеленодольский район. Раифский участок ВКГПБЗ) (Рис. 1б). Особенности географического положения и литология почвообразующих пород обусловливают крайне ограниченное распространение подзолистых почв на территории РТ в отличие от дерново-подзолистых. Немаловажную роль здесь сыграло и активное антропогенное преобразование исходной ландшафтной структуры республики за последние 100-150 лет. Повсеместное уничтожение лесов, замена их открытыми ландшафтами обусловило наступление лесостепных ландшафтов на южнотаежные (Мозжерин, Курбанова, 2004).
Подзолистые почвы формируются лишь в северной части республики на сохранившихся участках южной тайги под ельниками чернично-мшистыми. В древесном ярусе - ель финская Piceafennica (Regel) Kom., береза повислая Betulapendula Roth. В травянистом покрове (проективное покрытие растительности 90-95%) преобладают черника Vaccinium myrtillus L., мох Pleurozium schreberi L., орляк обыкновенный Pteridium aquilinum L., брусника Vaccinium vitis-idaea L.
Отличаются маломощным гумусовым горизонтом (менее 5 см), постепенными, заметными переходами белесого тона подзолистого горизонта (А2) в желто-коричневые, желто-бурые тона нижележащих горизонтов (А2В, В1), подстилаемых светлым крупнозернистым песком. Гумус 3.2%, фульватного состава. Подзолы являются по-чвенно-литогенной основой сохранения биологического разнообразия коренных ельников чернично-мшистых, что особенно актуально для региона с низкой лесистостью.
Редкие азональные почвы
Особое внимание при поиске объектов Красной книги почв обращалось на почвенный покров водно-болотных биогеоценозов.
В связи с недостатком условий для развития болот, их незначительной площадью (около 1% территории РТ) и малой мощностью торфяных залежей (не более 1 м) к категории редких предложено отнести болотные почвы, описанные на Кулигашской низине в Актанышском районе.
Болотная низинная торфяно-перегнойная почва на мелких торфах (Рис. 2а). Почва формируется под осоково-тростниковым болотом с хорошо выраженным кочковым
^м» ■ ■ |— научно-технический журнал
ШШ ГеоресурСЫ 5 (4i;
микрорельефом. В растительном покрове (проективное покрытие 90-95%) преобладают осока острая Carex aucuta L. и тростник обыкновенный Phragmites communis L.
В морфологическом профиле на глубине 2-58 см диагностируются слабо- и среднеразложившиеся слои торфа различного цвета - от серо-коричневого до темно-серого, почти черного. Верхние слои торфяного горизонта до глубины 30 см похожи на «войлок». Торф нейтральный, высокозольный (88-92 %), отличается высоким содержанием валового азота (около 2 %) и фосфора (0.2-0.4 %). Торфяной горизонт подстилается глеевым легкоглинистым горизонтом сизого цвета с большим количеством волокон растительных остатков и заметными светло-сизыми пятнами оглеения.
На данной территории целесообразная организация микрозаказника с недопущением нарушения почвенного и растительного покрова в хозяйственных целях.
Аллювиальная лугово-болотная супесчаная на погребенной почве (Зеленодольский район. Раифский участок ВКГПБЗ) (Рис. 2б). Обнаружена в пойме р. Сер-Булак. Формируется под березняком мятликовым. В древесном ярусе - береза повислая Betulapendula Roth, сосна обыкновенная Pinus silvestris L., ель финская Picea fennica (Regel) Kom., в подлеске - крушина ломкая Frangula alnus Mill., ель финская Picea fennica (Regel) Kom.. В травянистом ярусе доминируют мятлик болотный Poa palustris L., хвощ лесной Equisetum sylvaticum L., изредка встречаются гравилат речной Geum rivale L., кочедыжник женский Athyrium filix-femina (L.) Roth.
Светло-серый супесчаный гумусовый горизонт залегает под слоем торфянистой подстилки мощностью 3 см. В иллювиальном горизонте ярко выражены ржаво-коричневые и охристые пятна и прослойки. Ниже следует погребенный гумусовый горизонт темно-серого цвета, постепенно переходящий в глеевый горизонт с сизым оттенком. Ранее эта почва с очень необычным профилем была исследована П.В. Гришиным (1956), и отмечена им карте Раифского участка Волжско-Камского заповедника как песчаная железистая красноокрашенная (красноцветная). Исключительная цветовая гамма охристо-красноватых тонов морфологического профиля служит основным критерием выделения ее в ранг редких среди почв аллювиального ряда.
Уникальные почвы
Формирование этих почв обусловлено своеобразным сочетанием процессов почвообразования. Имеют особое научное значение и нуждаются в строгой охране.
Дерново-подзолистая псевдофибровая на древних аллювиальных отложениях (Зеленодольский район. Раифский участок ВКГПБЗ) (Рис. 2в) формируется под липняком сны-тевым. В ярусе деревьев - липа сер-дцелистная Tilia cordata Mill., береза повислая Betula pendula Roth, единично вяз гладкий Ulmus laevis L., в подлеске - клен платановидный
Acer platanoides L., бересклет бородавчатый Eonymus verrucosa L., вяз гладкий Ulmus laevis L. В травянистом покрове (проективное покрытие растительности 80-90 %) преобладают сныть обыкновенная Aegopodium podagraria L., пролесник многолетний Mercurialisperennis L., копытень европейский Asarum europaeum L., щитовник мужской Dryopteris filix-mas (L.) Schott.
Почвенный профиль отличается коричнево-серым слабо дифференцированным профилем и своеобразными уплотненными коричнево-ржавыми прослойками в горизонте В - псевдофибрами. Их мощность колеблется от долей сантиметра до 2 см. Образуются они в результате смены условий увлажнения верхних горизонтов, вымывания сверху веществ и иссушения иллювиального горизонта В корнями растений. Характерной особенностью псевдофибр является их волнообразная форма. Это связанно с неоднородностью почвенной массы, структуры почвы и характером ее порозности, а также глубиной залегания корней растений, топографией ризосферы и очаговостью распространения микроорганизмов.
Рис. 1. Редкие зональные почвы: а - Лугово-черноземная легкоглинистая на элювии некарбонатных мезозойских отложений; б - Подзолистая супесчаная на эоловых песках.
Рис. 2. Редкие азональные и уникальные почвы: а - Болотная низинная торфяно-пере-гнойная на мелких торфах; б - Аллювиальная лугово-болотная супесчаная на погребенной почве; в - Дерново-слабоподзолистая псевдофибровая супесчаная на аллювиально-делювиальных отложениях.
5 (41) 2011
^научно-техническим журнал
Георесурсы
а б
Рис. 3. Исчезающие почвы: а - Чернозем типичный средне-мощный среднеглинистый на делювиальных карбонатных отложениях; б - Чернозем оподзоленный мощный тяжелосуглинистый на делювиальных карбонатных суглинках.
При иссушении почвы соединения железа окисляются до оксидов Fe (III) и локализуются в виде новообразований различной формы, в том числе в виде псевдофибр. Почва характеризуется слабокислой реакцией гумусового горизонта, вниз по профилю реакция смещается в сторону сильного подкисления. Содержание гумуса высокое - 7 %. Биогенная аккумуляция веществ обусловливает повышенное содержание обменного кальция и высокое содержание питательных элементов растений в верхнем горизонте. Гранулометрический состав супесчаный, с преобладающими фракциями мелкого и среднего песка. Псевдофибровые почвы на территории республики встречаются крайне редко, а псевдофибры волнистой формы описаны в литературе впервые.
Исчезающие почвы
В эту категорию в первую очередь можно отнести широко распространенные в республике, высокоплодородные и поэтому интенсивно используемые в сельском хозяйстве почвы черноземного ряда. Некоторые подтипы черноземов в естественном состоянии уже не существуют. Небольшие участки (менее 1-2 га) ненарушенных почв, сохранившихся на неудобьях, обнаружены в Закамье и Предволжье.
Чернозем типичный среднемощный среднеглинистый на делювиальных карбонатных отложениях (Бавлинский район) (Рис. 3а). Уникальный участок природного эталона высокоплодородных почв сохранился на границе леса и поля в 3-х км в восточном направлении от н.п. Александровка, под березняком кострецово-снытевым. В древесном ярусе - береза повислая Betula pendula Roth, дуб черешчатый Quercus robur L., липа сердцелистная Tilia cordata Mill., сосна обыкновенная Pinus sylvestris L., в подросте - клен платановидный Acer platanoides L., липа сердцелистная Tilia cordata Mill. В травянистом покрове (проективное покрытие растительности 80-90 %) преобладают сныть обыкновенная Aegopodium podagraria L., кострец безостый Bromopsis inermis (Leyss.), Holub, мальва приземистая Malva pusilla L.
В профиле доминируют темные оттенки: от черного до коричнево-темно-серого. Характерными особенностями морфологии типичных черноземов является глубокий гумусовый профиль, наличие карбонатов в гумусовом слое и в горизонте гумусовых затеков В2 в виде мицелия, похожего на «грибницу». Почва отличается высоким содержанием гумуса (12 %).
Чернозем оподзоленный мощный тяжелосуглинистый на делювии карбонатных отложений (Камско-Усть-инский район) (Рис. 3б). Небольшой лентовидный участок у н.п. Большие Кляри, между левым берегом р. Сухая Улема и пашней под злаково-разнотравным лугом. Основной отличительный морфологический признак оподзолен-ных черноземов - наличие осветленной, мучнисто-белой присыпки, покрывающей структурные отдельности в нижней части горизонта А и в верхней части переходного горизонта В. Характерной особенностью изученной почвы является очень мощный зернистый гумусовый горизонт (120 см), высокое содержание гумуса (12.3 %), глубокое залегание карбонатов (вскипание с 165 см).
Сохранившиеся массивы исчезающих почв следует изъять из хозяйственного использования (пастбища), развернуть работы по восстановлению их биоценозов, и в дальнейшем осуществить их перевод в режим особо охраняемых природных территорий.
Заключение
Провинциальные особенности почвообразования определяют ограниченное распространение некоторых типов, подтипов и родов почв в РТ. На основе анализа архивного, фондового и экспедиционного материала выделены редкие и исчезающие почвы региона, рекомендуемые для включения в Красную книгу почв РТ.
Продолжающаяся антропогенная деградация почвенного покрова настоятельно требует сохранения и резервирования «чудом» сохранившихся участков естественных черноземов. Особого внимания требуют болотные низинные почвы - резерваты сохранения биологического разнообразия водно-болотных ландшафтов. Эти почвенные разности нуждаются в первоочередной организации заповедников и заказников для их строгой охраны в качестве объектов генетических, режимных и биосферных научных исследований и как эталонов сравнения с их используемыми аналогами.
Литература
Апарин Б.Ф., Касаткина Г.А., Матинян Н..Н., Сухачева Е.Ю. Красная книга почв Ленинградской области. СПб: Аэроплан. 2007. 320.
Добровольский Г.В., Чернова О.В., Быкова Е.П., Матекина Н.П. Почвенный покров охраняемых территорий. Состояние, степень изученности, организация исследований. Почвоведение. № 6. 2003. 645-654.
Керженцев А.С. Почва - основа существования человека. Экология и жизнь. № 4. 2009. 11-16.
Климентьев А.И., Чибилев А.А., Блохин Е.В., Грошев И.В. Красная книга почв Оренбургской области. Екатеринбург: УрО РАН. 2001. 295.
Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос. 1977. 223.
Мозжерин В.И., Курбанова С.Г. Деятельность человека и эро-зионно-русловые системы Среднего Поволжья. Казань: Изд-во Арт Дизайн. 2004. 128.
Никитин Е.Д., Скворцова Е.Б. Роль почв в сохранении биосферы. Почвоведение. №5. 1994. 80-87.
|— научно-технический журнал
I еоресурсы 5 ир 2011
УДК: 504.064.3
A.C. Бодяжин1, P.P. Шагидуллин2, О.Ю. Тарасов2, A.M. Петров2
'Министерство экологии и природных ресурсов РТ, Казань, [email protected] 2Институт проблем 'экологии и недропользования АН РТ, Казань, [email protected]
МОБИЛЬНЫЕ СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД
Проведение экспрессного экологического контроля крупных водных объектов невозможно без использования мобильных средств с системами автоматизированного измерения и обработки гидрофизической и гидрохимической информации. Применение таких систем позволяет решать разноплановые задачи: определение источников сбросов и их характеристик, выявление загрязненных или аномальных зон водного объекта, изучение процессов смешения и пространственного распределения разнородных водных потоков.
Ключевые слова: поверхностные воды, автоматизированные системы контроля, качество вод.
Введение
Одной из важных составляющих систем экологического мониторинга являются мобильные автоматизированные средства мониторинга (МАСМ). В зависимости от видов измерительных средств МАСМ могут определять: факт выброса загрязняющих веществ в атмосферный воздух и его характеристики - радиолокационные и оптические (лидарные) мобильные системы дистанционного зондирования; факт сброса в водоемы и его параметры - системы видеоконтроля; состав выбросов и сбросов, концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе и в природных водах - с помощью химико-аналитических приборов различного принципа действия; уровни радиоактивного загрязнения - системы радиационного контроля и др. (Москвин и др., 2009; Никаноров, Циркунов, 1994).
Мобильные средства вырабатывают большой поток разнородной измерительной информации о характеристиках природных объектов, имеющих разные единицы измерения, диапазоны, точность и дискретность. Систематизация, обработка, архивирование и эффективное ис-
пользование этой информации обеспечиваются компьютерными системами сопровождения мобильных средств.
МАСМ можно также классифицировать по типу носителя. Различают МАСМ, установленные на автомобильном шасси, на летательных аппаратах, на судах, на железнодорожном транспорте, размещенные в транспортируемых контейнерах и т.д. (Бородин, Миронов, 2009; Гусев и др., 1997; Шарнин и др., 2001).
Применительно к контролю водных объектов каждый из видов мобильных автоматизированных средств имеет свои недостатки и преимущества. Средства контроля на шасси автомобиля позволяют вести наблюдения за состоянием поверхностных вод в тех точках, где использование судовых средств не представляется возможным. Это, например, мелководные малые реки, небольшие замкнутые водоемы, родники и т.п. Незаменимы автомобильные лаборатории в зимнее время, когда эксплуатация судовых лабораторий невозможна в принципе. К недостаткам автомобильных лабораторий можно отнести пространственную дискретность определений, их за-
Окончание статьи Д.В. Иванова, А.Б. Александровой, Б.Р. Григорьяна, В.И. Кулагиной «Редкие и исчезающие почвы Республики Татарстан»
D.V. Ivanov, A.B. Aleksandrova, B.R. Grigorjan, V.I. Kulagina. Rare and vanishing soils of Tatarstan Republic.
Features of morphological structure, physical and chemical properties of the soils needing in special protection are studied. The structure of the Red book of soils of Tatarstan is developed. Six subtypes of zone and azonal soils of Tatarstan are recommended to include in a category of rare and vanishing soils.
Keywords: the Red book of soils, rare and vanishing soils, soil preservation.
Аселъ Биляловна Александрова к.биол.н., старший научный сотрудник лаборатории биогеохимии Института проблем экологии и недропользования Академии наук РТ. Научные интересы: почвоведение, биогеохимия, почвенная мезофауна.
Институт проблем экологии и недропользования АН РТ 420087, Казань, ул. Даурская, 28. Тел.: (843) 275-95-73.
Борис Рубенович Григоръян к.биол.н., заведующий лабораторией агроэкологичес-ких разработок Института проблем экологии и недропользования Академии наук РТ, зав. кафедрой почвоведения Казанского (Приволжского) федерального университета. Научные интересы: биологическое, ресурсосберегающее земледелие; генезис почв, мониторинг качества почв.
Валентина Ивановна Кулагина к.биол.н., старший научный сотрудник лаборатории аг-роэкологических разработок Института проблем экологии и недропользования Академии наук РТ, доцент кафедры почвоведения Казанского (Приволжского) федерального университета. Научные интересы: генезис и классификация почв, мониторинг почв, аллювиальные почвы.
Казанский (Приволжский) федеральный университет 420008, Казань, ул. Кремлевская, 18. Тел.: (843) 233-75-10.
^научно-техническим журнал
5 (41) 2011 Георесурсы
