Введение к работе
Актуальность темы. Техногенные комплексы занимают значительное место в общей цепи природных экосистем Сибири. Разработка угольных месторождений влечет за собой разрушение почвенного и растительного покрова, нарушение естественного рельефа, изменение гидрологического режима и микроклимата, трансформацию сложившихся природных циклов углерода и азота, вынос на дневную поверхность значительных объемов вскрышных пород (Моторина, 1975; Андроханов и др., 2004). Продвижение угольных разрезов Назаровской котловины вдоль разведанных угольных пластов приводит к нарушению наиболее плодородных почв на сельскохозяйственных угодьях, высокопродуктивных лесных и лугово-лесных экосистем (Шугалей и др., 1996; Экология..., 2004). Все это требует разработки комплекса мер по возвращению в землепользование отработанных площадей. Однако в большинстве случаев темпы рекультивационных работ значительно отстают от объемов нарушения земель, а применяемые технологии рекультивации имеют низкий уровень экологической эффективности. Совершенно очевидно, что для повышения эффективности биологической рекультивации, для управления почвообразовательным процессом в техногенных ландшафтах, для улучшения экологических условий нарушенных земель требуется не только новый подход в организации рекультивационных работ, а также новые научные сведения по современному экологическому состоянию рекультивированных почв.
Цель исследований - анализ современного состояния (свойства, запасы и основные потоки углерода) технозёмов различного использования в Назаровской котловине.
Основные задачи:
Изучить техноземы по показателям гумусного, биологического состояния и катионной емкости.
Дать сравнительную оценку углеродного и азотного фондов в техноземах и черноземах.
Определить запасы растительного вещества и аккумулированные в нем запасы углерода на техноземах различного использования (пашня, пастбище).
Оценить интенсивности основных потоков углерода в агроэкосистемах на техноземах.
Научная новизна. На большом количестве почвенных образцов получены новые материалы по характеристике свойств аккумулятивного горизонта технозёмов, созданных сельскохозяйственной рекультивацией на отвалах и гидроотвалах угольных разрезов Назаровской котловины. Показано, что плодородие этих почв не уступает зональным почвам. В работе даны количественные оценки запасов и основных потоков углерода на техноземах, используемых под пашню и пастбище. Установлено, что бюджет углерода складывается положительно и соответствует переходному режиму биологического круговорота с доминированием продукционных процессов над деструкционными.
Защищаемые положения:
Техноземы, образованные рекультивацией на месте выработанных угольных разрезов Назаровской котловины, не уступают по показателям гумусного состояния, азотному фонду и катионной ёмкости естественным почвам этой территории, но уступают по биологической активности.
Основной пул углерода в агроэкосистемах концентрируется в гумусе техноземов. Вклад растительного вещества в суммарную аккумуляцию углерода на пастбище возрастает по сравнению с зерновыми агроценозами.
Минерализационный поток в агроэкосистемах (пашня, пастбище) на техноземах не превышает его вход с продукцией, что определяет положительный знак баланса в подсистеме «растительное вещество».
Практическая значимость работы. Результаты исследований могут быть использованы при разработке научно обоснованных технологий рекультивации отвалов открытых угольных разработок, а также для оценки темпов воспроизводства плодородия техноземов, созданных сельскохозяйственной рекультивацией. Полученные результаты круговорота углерода служат исходным базисом для последующего мониторинга плодородия техноземов. Результаты исследований применяются на кафедре почвоведения и агрохимии КрасГАУ при чтении курсов «Экологическое почвоведение» и «Воспроизводство плодородия почв».
Работа выполнена при поддержке РФФИ-КФН (грант 05-04-99704), РФФИ (грант 09-04-98013).
Апробация работы. По результатам исследования опубликовано 7 работ, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК РФ - 1. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на II Международной научно-практической конференции «Почва как связующее звено функционирования природных и антропогенно-преобразованных экосистем» (Иркутск, 2006); X Международной научной школе-конференции студентов и молодых ученых «Экология Южной Сибири и сопредельных территорий» (Абакан, 2006); региональной научно-практической конференции «Аграрная наука на рубеже веков» (Красноярск, 2006); Международной научной конференции «Гумусное состояние почв», (Санкт-Петербург, 2008); V Всероссийском съезде Общества почвоведов им. В.В. Докучаева (Ростов-на-Дону, 2008); научных семинарах кафедры почвоведения и агрохимии КрасГАУ (Красноярск, 2006-2009).
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 184 страницах компьютерного набора, состоит из введения, четырех глав, выводов, практических рекомендаций, библиографического списка. Содержит 28 таблиц, 18 рисунков. Библиографический список включает 311 наименований, в том числе 29 на иностранных языках.
