Статья опубликована в №6 (февраль) 2014
Разделы: Биология
Размещена 12.02.2014. Последняя правка: 12.02.2014.
Просмотров - 2664

Запас углерода в компонентах лабильного органического вещества в техногеннонарушенных почвах Восточно-Бейского угольного разреза

Швабенланд Ирина Сергеевна

канд.биол.наук, доцент

ХГУ им. Н.Ф. Катанова

доцент

УДК 631.4

Степень преобразованности естественного ландшафта даже одним и тем же способом может быть различной. При этом нарушается растительный покров и почвенный покров. Примером таких ландшафтов можно считать отвалы вскрышных и вмещающих пород каменноугольных разрезов Хакасии и Кузбасса. Под влиянием антропогенной нагрузки в экосистемах запасы углерода органического вещества уменьшаются в результате снижения запасов растительного вещества и почвенных органических соединений. Это обусловлено в основном быстрой минерализацией различных фракций углерода легкоминерализуемого органического вещества. Среди сельскохозяйственных воздействий наибольшее влияние на систему углерода органического вещества оказывает возделывание почвы. При сенокошении обычно снижаются запасы надземной фитомассы, при интенсивной пастбищной нагрузке – запасы надземной и подземной фитомассы и запасы углерода почвенного лабильного органического вещества [4]. Освоение же под пашню приводит не только к резкому снижению запасов подземной фитомассы и мортмассы, но и к быстрому уменьшению содержания фракций лабильного и подвижного почвенного органического вещества [2,6].

Исследования проводились на техногенных ландшафтах Восточно-Бейского угольного разреза, расположенного  в южной части Минусинского каменноугольного бассейна на правом берегу реки Абакан. С запада и юга-запада оно ограничивается отрогами Кузнецкого Алатау, на севере граничит с Изыхским месторождением, с востока и северо-востока ограничено Восточным Саяном, а с юга – Западным Саяном.  По административному делению входит в состав Бейского района Республики Хакасия. Площадь месторождения является северной частью Кайбальской степи.

Цель исследования – определить запас углерода в компонентах лабильного органического вещества в техногеннонарушенных почвах Восточно-Бейского угольного разреза.

Для реализации поставленной цели, были сформулированы следующие задачи:

1. Определить структуру и запас углерода в основных компонентах лабильного органического вещества естественных и техногеннонарушенных почв.
2. Рассчитать концентрацию углерода в компонентах растительного вещества техногеннонарушенных почв.

 Пул почвенного органического вещества состоит из лабильных (Слов) и гумусовых веществ (Сгв). Пул Сгв, в свою очередь, авторы разделяют по степени подвижности на подвижное (Сппов) и устойчивое (Суов) органическое вещество. Тогда Слов совместно с Смм и Сппов представляют собой пул легкоминерализуемого органического вещества (Слмов) [4,5].

Естественные почвы окрестностей Восточно-Бейского угольного разреза находятся в благоприятных местообитаниях с выровненным или слабонаклонным рельефом и в отсутствии других лимитирующих факторов, определяемых техногенезом, развитие сукцессионных процессов происходит наиболее быстрыми темпами. Это диагностируется переходом экосистемы в более поздние стадии эволюции, что сопровождается увеличением запасов растительного вещества (табл. 1).

Таблица  1. Структура и запас углерода в основных компонентах лабильного органического вещества в слое почвы 0-20 см естественных почв, тС/га

Район исследования	Почва	Экосистема	Мортмасса (Смм)	Живые корни (СR)
Бейский район	Чернозем обыкно-венный	Ирисово-кострецово-разнотравная	3,86	1,59
		Пшеница	2,78	1,99

Таким образом, запасы углерода в подземных растительных остатках естественного фитоценоза составляют в черноземе обыкновенном на ирисово-кострецово-разнотравной ассоциации фитоценоза 3,86 тС/га. Сравнительно, запасы углерода в подземных растительных остатках агроценоза  ниже относительно фитоценоза, что свидетельствуют о том, что в состав растительного вещества агроценозов до уборки урожая входят отмершие части надземной фитомассы, корни основной культуры и сорняков, а также присутствующая мортмасса в почве. После уборки растительное вещество состоит из старой мортмассы и пожнивных и корневых остатков фитомассы данного года.

Отметим, что изученные почвы травяных экосистем претерпевали сильную пастбищную нагрузку, в результате чего запас углерода в подземных растительных остатках имеет очень низкий показатель, что обусловлено типом почвы и гидротермическими условиями региона исследования.

Запасы углерода в компонентах растительного вещества определяются преимущественно их массой. Закономерности изменений запаса углерода в подземной сфере агро- и фитоценозов на различных почвах аналогичны закономерностям изменений массы самих растительных остатков.

Известно, что запасы углерода в растительном веществе зависят не только от запасов различных компонентов растительного вещества, но и от концентрации углерода в них. Рассмотрим на примере отвалов Восточно-Бейского угольного разреза показатели концентрации углерода в компонентах растительного вещества (табл. 2).

Таблица 2. Концентрация углерода в компонентах растительного вещества техногеннонарушенных почв, %

Органы растений	2010 год	2012 год	Среднее за 2010-2012 гг.
зеленая масса	47,85	49,54	48,70
ветошь	43,18	46,57	44,88
подстилка	39,67	41,12	40,40
корни	44,56	46,79	46,68
мм>2	33,82	43,13	38,48
мм<2	34,45	40,91	37,68
зеленая масса	49,01	51,12	50,07
ветошь	43,22	45,61	44,42
подстилка	39,81	41,98	40,90
корни	44,18	46,23	45,21
мм>2	40,33	42,14	41,24
мм<2	38,58	41,18	39,88

 

         По содержанию углерода в растительном веществе изученных почв также наблюдается своя специфика. Отметим, что концентрация углерода в корнях везде выше, чем в мортмассе, и ниже, чем в зеленой части растений. Максимальное содержание углерода в корнях составляет 46,68 % .

Концентрация углерода в зеленой части  техногеннонарушенных почв варьирует в пределах 48,70 – 50,07 %. Выявлено также неодинаковое содержание углерода на одной и той же пробной площади в зеленых надземных органах и в корнях. Во всех техногеннонарушенных почвах наблюдается аналогичная ситуация: зеленая масса растений содержит углерода примерно в 1,1 раза больше, чем корни.      

Также, просматриваются некоторые различия  в концентрации углерода и в мортмассе: в исследуемых почвах в крупной мортмассе она выше, чем в мелкой. Так как мелкая мортмасса уже затронута процессами гумификации, то  содержание углерода в ней немного меньше.  Четких закономерностей в концентрации углерода в растительном веществе разных травяных фитоценозов и агроценозов, сформированных на техноземах и естественных почвах, не обнаруживается, что можно объяснить изменением видового состава и встречаемости видов растений под влиянием генетических и экологических факторов [1].

Общим для всех изученных почв является преобладание запасов растительного вещества в почве над надземными запасами.  По мнению  А.А. Титляновой с соавторами (1993), чем резче меняются экологические условия почвы, тем выше запасы корней и их доля в общей фитомассе [5].

Функционирование экосистем зависит не только от общего запаса корней, но и от распределения их в почвенном профиле. Главная причина приуроченности корней к тому или иному слою почвы – уровень содержания влаги и элементов питания, особенно азота [3].

Необходимо  отметить, что запасы углерода в растительном веществе на рекультивированных отвалах, характеризующие степень плодородия почвы, ее биологическую продуктивность, нисколько не уступают, а наоборот, даже преобладают над таковыми в естественных почвах. 

Таким образом, техногеннонарушенные почвы, формирующиеся на отвалах, практически не отличаются по пространственному варьированию показателей гумусного и биологического состояния от естественных почв региона.

Особенности техногенного этапа рекультивации определяют высокую вариабельность химических и биологических свойств различных слоев вскрыши Восточно-Бейского угольного разреза Хакасии. 

1. Ильин, В.Б. Элементарный химический состав растений [Текст]: монография / В.Б. Ильин. – Новосибирск: «Наука». Сиб. отд-ние, 1985. – 129 с.
2. Кирюшин, В.И., Ткаченко, Г.И. О нисходящей миграции нитратов в черноземах Сибири при сельскохозяйственном использовании // Почвоведение, 1993. № 2. С. 34-44.
3. Столба, П.Д. Влияние органического вещества растительных остатков на свойства дерново-подзолистых почв и продуктивность сельскохозяйственных культур [Текст]: автореф. дис. … канд. биол. наук / П.Д. Столба. – М., 1991. – 25 с.
4. Титлянова, А.А. Продукционный процесс в агроценозах [Текст] / А.А. Титлянова, Н.А. Тихомирова Н.Г. Шатохина. – Новосибирск: Наука. Сиб. Отд-ние, 1982. – С. 184.
5. Титлянова А.А., Кирюшин В.И., Охинько И.П. и др. Агроценозы степной зоны. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ие, 1984. 264 с.
6. Шарков, И.Н. Минерализация и баланс органического вещества в почвах агроценозов Западной Сибири: Автореферат дисс. д-ра биол. наук. – Новосибирск. – 1997. – 37 с.

Рецензии:

12.02.2014, 10:35 Алтынсариев Алмат Жаксибаевич
Рецензия: Автором изучен и анализирован проведенной исследова-ний по запасам углерода, сосредоточенного в компонентах лабильного органического вещества техногеннонарушенных почв. В целом статья написана на должном уровне и соответствует для публикации.

7.03.2014, 0:40 Остапенко Ольга Валериевна
Рецензия: Статья рекомендована к печати.

12.03.2014, 21:31 Бозоров Бахритдин Махаммадиевич
Рецензия: Статья вызывает интерес и очень популярная. Изучению запас углерода в данным времени интересно многих исследователем. Несмотря на этих статья требуются доработки. Нельзя забывать что это будет все таки журнальный статья по этому должны содержать введения, материалы и методы исследовании, результаты и их обсуждение, и выводы. Это в статьи точно не указано. После доработки замечаний рекомендуются к печати.



Комментарии пользователей:

24.07.2019, 1:12 Мирмович Эдуард Григорьевич Отзыв: Статья понравилась. И актуальна. С уважением к.ф.-м.н., доц. Эдуард Григорьевич Мирмович

Оставить комментарий