Содержание к диссертации
Введение
1. Специфика мерзлотно-таежные геосистемы и их ландшафтно-геохимическая специфика 8
1.1. Таежные геосистемы 8
1.2. Специфика мерзлотно-таежных геосистем и их ландшафтно-геохимические особенности 16
2. Объекты и методы исследований 25
2.1. Объекты исследований 25
2.2. Методы полевых исследований 38
2.3. Методы камеральной обработки 40
3. Физико-географические условия 44
3.1. Геология и рельеф 44
3.2. Климат и мерзлота 47
3.3. Поверхностные и подземные воды 50
3.4. Почвы 54
3.5. Растительность 57
3.6. Природные ресурсы 59
3.7. Ландшафтная структура 63
3.8. Физико-географическое районирование 69
4. Ландшафтно-геохимическая характеристика региона 78
4.1. Эталонная катена 80
4.2. Катена селитебного воздействия 95
4.3. Катена антропогенного воздействия 116
4.4 Катена техногенного воздействия 137
5. Сходство и отличие геохимических характерис тик естественных и преобразованных геосистем 157
Заключение 172
- Методы полевых исследований
- Поверхностные и подземные воды
- Катена селитебного воздействия
- Катена антропогенного воздействия
Введение к работе
Диссертационная работа посвящена комплексному изучению ландшафтной и ландшафтно-геохимической структуры естественных и антропогенно нарушенных, неустойчивых к внешним воздействиям среднетаежных геосистем Ербогаченской провинции Средней Сибири.
Актуальность темы. Своеобразное географическое положение территории исследований (область сочленения Приленского плато, Ангарского кряжа и Ербогаченской низменности), сосредоточение богатейших запасов полезных ископаемых (нефть, газ, уголь, калийные соли и т.д.) и особенности развития природных геосистем обусловливают здесь возникновение специфической совокупности факторов антропогенного воздействия на природную среду различной интенсивности и генезиса. Добыча полезных ископаемых и предшествующая этому разведка приводят не только к изменению структуры геосистем исследуемого региона, но и смене их геохимического фона. Знания условий естественного распределения химических элементов и их трансформации являются основополагающими моментами при проведении исследований воздействия техногенных веществ на ландшафтно-геохимическую ситуацию территории. Для решения этих вопросов необходимо всестороннее рассмотрение процессов формирования как естественных геосистем, так и антропогенно измененных. Изучение техногенно нарушенных геосистем в районах разведки месторождений должно базироваться на комплексе ландшафт-но-геохимических методов, позволяющих наиболее глубоко изучить экологическое состояние территории. Интенсивное и постоянно возрастающее антропогенное воздействие и следующее за этим ухудшение естественных условий развития геосистем создают опасность функционированию экосистем, приводя к их трансформации и деградации. В связи с этим все более актуальным становятся вопросы рационального использования природных ресурсов, оптимизации окружающей среды и ее защиты от техногенного воздействия.
4 Вместе с тем регион продолжает оставаться мало изученным с позиций ландшафтоведения, геохимии ландшафтов и рационального природопользования, что предопределяет актуальность проведенных исследований, итоги которых рассмотрены в настоящей диссертации.
Цели и задачи исследования. Целью работы является выявление специфики функционирования среднетаежных геосистем, их способность к восстановлению в условиях антропогенного развития, определение геохимических характеристик в условиях естественного и техногенно трансформированного состояния.
Для выполнения этой цели были поставлены следующие задачи:
выявить особенности ландшафтной структуры среднетаежных геосистем Ербогаченской провинции;
определить ландшафтно-геохимическую специфику мерзлотно-таеж-ных геосистем;
установить изменения среднетаежных геосистем и их геохимических характеристик при антропогенном воздействии.
Объекты и методы исследования, исходный материал. Фактический материал, положенный в основу работы, получен при проведении автором полевых работ в 1997-2001 гг., а также в ходе изучения литературных источников и различных картографических работ.
Основу теоретической базы диссертационного исследования представляют основные положения учения о геосистемах В.Б. Сочавы и труды М.А. Глазовской, А.И. Перельмана и Н.С. Касимова в области геохимии ландшафта, позволяющие провести изучение антропогенного воздействия на вещественно-динамические характеристики геосистем.
Основными объектами исследования являются природные и антропогенно нарушенные геосистемы, изучаемые на опорных площадях в районах проведения геологоразведочных и сопутствующих им подготовительных работ, а также селитебного воздействия на территории Ербогаченской провин-
5 ции. В работе использовался ландшафтно-геохимический метод исследования. Для решения поставленных задач проводились маршрутные исследования, заложены ландшафтно-геохимические профили, секущие выбранные модельные катены, на которых отобрано и проанализировано 123 образца почв и растений в основных фациях, всего проанализировано более 200 образцов. Химические анализы проводились согласно общепринятым методикам (Аринушкина, 1961, 1970).
Научная новизна. Впервые на территории Ербогаченской провинции проведены ландшафтно-геохимические исследования. Выявлены условия развития естественных природных геосистем. Дана сравнительная характеристика природных и антропогенно измененных геосистем в средней тайге.
Практическая значимость. Выполненные исследования могут использоваться при ведении геологоразведочных и изыскательских работ на территориях с низкой устойчивостью природной среды к антропогенным воздействиям в условиях многолетнемерзлых пород. На основе полученного материала возможно обоснование рекультивационных мероприятий территорий интенсивного хозяйственного использования.
Структура работы. Диссертация изложена на 195 страницах машинописного текста и состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, приложения. Текст иллюстрирован рисунками и таблицами.
Апробация. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на заседаниях лаборатории геохимии ландшафтов и географии почв Института географии СО РАН, на конференциях и совещаниях: «Современные методы географических исследований» (Иркутск, 1997), «Стратегия устойчивого развития Байкальского региона» (Иркутск, 1999), «Природные и социально-экономические условия регионов Сибири» (Новосибирск, 2000), «Экология ландшафта и планирование землепользования» (Иркутск, 2000), «Геохимическая экология и биогеохимическое изучение таксонов биосферы» (Горно-Алтайск, 2000), «География и природопользование в современ-
ном мире» (Барнаул, 2001), «Экологический риск» (Иркутск, 2001), «VII научное совещание по прикладной географии» (Иркутск,2001), "Географические идеи и концепции как инструмент познания окружающего мира» (Иркутск, 2001), "Интеграция фундаментальной науки и высшей школы в устойчивом развитии Сибири» (Иркутск, 2001), "География Азиатской России на рубеже веков» (Иркутск, 2001), «География: новые методы и перспективы развития» (Иркутск, 2003), а также на круглом столе выставки «Сиблесопользо-вание» в СибЭкспо-Центре г. Иркутска (2002) и других.
По теме диссертации опубликовано 14 научных работ.
Диссертационная работа выполнена в лаборатории геохимии ландшафтов и географии почв Института географии СО РАН под руководством чл.-корр. РАН, доктора географических наук, профессора В.А. Снытко.
В ходе работы над диссертацией автор пользовался советами и консультациями д.г.н. Е.Г. Нечаевой, д.б.н. В.А. Кузьмина, д.г.н. Н.Д. Давыдовой, к.г.н. С.С. Дубыниной, к.г.н. Л.Н Семеновой, к.б.н. Е.В. Напрасниковой. При выполнении аналитических работ была оказана помощь сотрудниками лаборатории геохимии ландшафтов и географии почв Л.Г. Чернеговой, Т.В. Петровской, А.К Ждановой. Всем названным коллегам автор выражает искреннюю благодарность.
В соответствии с результатами исследований сформулированы следующие основные положения, которые являются предметом защиты.
Специфика ландшафтной структуры Ербогаченской физико-географической провинции обусловлена пространственным сопряжением северо-, средне- и южнотаежных геосистем с фрагментами горнотаежных.
Ландшафтно-геохимические особенности провинции определяются характером биологического круговорота вещества и его дифференциации в почвах в условиях контрастной кислотно-щелочной среды и воздействия криогенных процессов.
3. Нерегулируемое антропогенное воздействие на естественные неустойчивые среднетаежные геосистемы влечет за собой изменение ландшафтной структуры и геохимических характеристик и не только в условиях интенсивного освоения, но и на сопряженных территориях.
Методы полевых исследований
Исследования проводились на территория Ербогаченской провинции в 1997-2001 гг. Подготовительный период заключался в работе с картографическим и литературным материалами. Для выполнения поставленных задач были выбраны естественные и разной степени нарушенные антропогенно измененные геосистемы. Во время полевых работ велся дневник наблюдений. Маршрутные исследования проводились на четырех площадях с выделением фаций, на основе однородности биогеоценоза. Ряд ландшафтных фаций, связанных друг с другом миграцией химических элементов и сменяющихся по элементам рельефа, представляет ландшафтно-геохимическое звено (катену) (Глазовская, 1964). В пределах выбранных фаций закладывались площадки для изучения вертикального профиля элементарного ландшафта с детальным описанием микрорельефа, древесного и мохово-травянистого ярусов, почв. Для изуче-ния лесной растительности закладывались площадки 400м (0,4 га), а луговой и болотной - 100м (0,1 га). Определялось и фиксировалось положение точки в пределах форм рельефа с учетом экспозиции и крутизны склона. Одним из важнейших ландшафтно-геохимических показателей является режим миграции вещества, который характеризуется рельефом и подстилающими породами, но в большей степени условиями увлажнения.
Подробное ботаническое описание осуществлялось на основных точках. В растительном покрове выделялись ярусы с определением их высоты и доминирующих видов. Формула древостоя оценивалась по 10-бальной системе, определялась сомкнутость крон в %, высота дерева и прикрепления кроны, их максимальный и минимальный диаметр на высоте 1,3 м, количество особей на исследуемой площадке, их жизненность. Тщательный анализ состояния подроста позволил выявить тенденцию развития растительного сообщества. Изучению возобновления необходимо уделять больше внимания, так как это дает возможность прогноза развития геосистем, оценивался характер размещения, обилие и высота, возраст и происхождение. У подлеска фиксировалась степень сомкнутости крон, распределение, высотой деревьев, фенофаза и обилие (Макунина, 1987). Для травостоя составлялся список видов, с определением их средней высоты, и выделение ярусов. Обилие оценивалось по шкале О. Друде, в основном методом глазомерного учета по следующим ступеням: растение смыкается надземными частями, образуя фон; встречается обильно; особей много; довольно много; редкие экземпляры; рассеяно; в единственном экземпляре. Оценка проективного покрытия давалась как общая, так и для отдельных видов в процентах либо по 10-бальной системе. Определялось истинное покрытие (задернованность) и внешний вид фитоценоза на момент исследования. Для всех растений учитывалась фаза развития в фитоценозе, что фиксировалось системой буквенных обозначений, показывающих их вегетативное состояние. Жизненность видов растительного сообщества определялась по четырехбальной системе — от 4 до 1 балла: хорошее вегетативное развитие, растение проходит весь жизненный цикл от всходов до плодоношения; хорошее вегетативное развитие, жизненный цикл проходит не полностью; ослабленное вегетативное развитие, прохождение жизненного цикла нарушено, возможно отсутствие одной или нескольких фаз развития (растения ниже среднего роста, отсутствие цветения); пониженное вегетативное развитие, отсутствие развития вегетативных органов (растения угнетены, низкорослые, не цветут). По этим же характеристикам проводится описание и кустарнич-кового яруса (Беручашвили, Жучкова, 1997).
Для мохово-лишайникового покрова указывалось общее покрытие, облик, мощность живого и мертвого слоя, обилие, жизненность и характер распределения. При наличии внеярусной растительности (паразитные грибы, эпифиты, лианы), наряду с уже рассмотренными характеристиками, указывалась высота их прикрепления к носителю (древесные виды). Во всех фациях, наряду с ботаническим, проводилось изучение почвенных разрезов, вскрывающих горизонты до уровня грунтовых вод или верхнего слоя вечномерзлых пород, лимитирующих их глубину. По совокупности наблюдаемых признаков выделялись генетические горизонты. Фиксировалась глубина разреза от поверхности в сантиметрах, окраска или цвет, влажность, структура, механический состав, плотность, сложение, наличие новообразований, включений, обилие корней растений и граница перехода к нижележащим горизонтам. Вместе с описанием в полевых дневниках делались мазки из всех горизонтов. Окончательный этап заключался в отборе почвенных проб из каждого генетического горизонта с четкой документацией. Образцы почвы для ландшафтно-геохимических исследований брались по всей мощности горизонта. Объем почвенного образца определялся на основе программы проведения химических анализов. Методы камеральной обработки Проведение аналитической работы требовало соответствующей подготовки и обработки отобранных образцов, которая проводилась в лабораторных условиях (Аринушкина, 1961; Гришина, Самойлова, 1971). После этого они готовились для каждого анализа соответственно требованиям. Первоначально из почвы удалялись корни и включения. После растирки в фарфоровой ступке, просеивались через сито 1 мм для получения однородной массы. Из полученного материала методом квадратирования отбиралась средняя проба. Растительные образцы озолялись в муфеле при температуре 450 - 500 С. Для дальнейших анализов использовалась полученная зола. Химические анализы почв выполняются весовыми, объемными и другими методами. Соответственно результаты анализа представлены в разных единицах измерения.
Определение гумуса проводилось методом сжигания по Тюрину. Процентное содержание углерода и гумуса определяется по соответствующим формулам (Аринушкина, 1970, 1961): %С= [(/,-лО-(/2.#2)]-о.ооз-юо т ; % перегноя = 1, 724-%С где: її - объем (10 мл) хромовой кислоты (К2Сг207), прилитой к почвенной навеске, Ni - нормальность раствора кислоты, 12 - объем затраченной на титрование соли Мора, N2 - ее нормальность, m - масса навески сухой почвы, 0,003 — граммовое значение мг-экв углерода. В лабораторных условиях реакция почв - рН воды определялась способом при помощи рН-метра. Содержание микроэлементов (Мп, Ва, V, Cr, Sr, Ni, Си, Со) в почве и золе растений определялось с помощью приближенно количественного спектрального анализа. Для каждого определяемого химического элемента в данном методе четко определены аналитические линии (табл. 21). Универсальность спектрального анализа состоит в быстроте и высокой точности определений, что позволяет успешно использовать метод для решения разнообразных задач.
Поверхностные и подземные воды
Равнинный характер рельефа, континентальный тип климата с малым количеством осадков и относительно небольшим снежным покровом, развитие многолетней мерзлоты — основные условия развития гидрографической сети. Приподнятость территории на юге и постепенное снижение к северу определяют направление течения главной водной магистрали района и ее притоков. Нижняя Тунгуска в верхней части бассейна довольно извилиста (рис. 3.3.), пересекает территорию в меридиональном направлении на протяжении 1368 км. Река своеобразна, длительное время покрыта ледовым панцирем, рано замерзает (в первых числах ноября), поздно вскрывается (в первой декаде мая), с большим колебанием уровня водной поверхности. Водосборная площадь резко асимметрична, наиболее крупные левые притоки -Непа, Большая и Малая Ерема, Тетея. Густота речной сети неравномерна. Наибольшие значения коэффициентов густоты - в центральной и южной час-тях (0,8 - 1 км/км ), наименьшие - на севере района (0,2 -0,3 км/км ).
Питание смешанное - атмосферное и грунтовое. Зимой отмечается очень низкий сток, причем многие малые реки перемерзают и образуются наледи, имеет место и летняя межень, прерываемая летне-осенними дождями. Наиболее высокие уровни подъема весной, за счет таяния снега, и летом в период интенсивного выпадения осадков. Амплитуда колебаний уровней в период весеннего половодья 11 м. В этот период наблюдается разлив весенних вод, выходящий за границы поймы реки. Этому способствует не только высокий уровень воды в реках провинции, но и дополнительный привнос водных масс из старичных озер. Таким образом, в ряде населенных пунктов, расположенных в пойме, наблюдается сливание вод реки и озер, полностью их затапливая. Вместе с этим происходит сброс ледового покрытия озер в реку, что приводит к нанесению материального ущерба. Так в с. Преображенка выходящими льдинами были снесены здание аэропорта и метеостанция. По характеру расходов воды Нижнюю Тунгуску можно отнести к рекам с весенним половодьем и летними паводками. От 68 до 72 % стока приходится на май и июнь. По значениям май превышает июнь в 2 - 3 раза. На долю июля и августа приходится от 5 до 9 %. В течение года наблюдается, в основном, низкий уровень призрачности по стандартному шрифту. В створе с Подволошино зима и начало весны прозрачность менее 30 см, а конец весны и до середины лета она составляет 15 - 16 см (Гидрологический ..., 1975).
Поверхностные и подземные воды бассейна Нижней Тунгуски, определяемые в области многолетнемерзлых пород, в зоне активного водообмена, разнообразны по химическому составу и происхождению. В достаточно широком диапазоне варьируют их качественные и количественные показатели (Букаты, Зуев, Назаров и др., 1985). Содержание ионов в воде реки Нижней Тунгуски зависит от времени года. Наиболее значительные колебания отмечаются у СГ от 0,6 (% экв) -весной до 5,6 в июне, что в 1,4 ниже ионного состава материкового стока в океан по О.А. Алекину (1953) (Гидрологический..., 1976). Пониженное содержание наблюдается и у сульфатов, увеличение концентраций которых в данных условиях наблюдается в зимне-весенний периоды. Существенно понижено содержание ионов натрия и калия в воде - от 0,4 до 2,9 (% экв), в то время когда материковый сток содержит 10,1 (% экв). Повышено содержание ионов магния и гидрокарбонатов, их показатели соответственно в 1,9 и 1,3 раза выше. В связи с тем, что территория Ербогаченской провинции имеет сложное геологическое и гидрогеологическое строение, воды Нижней Тунгуски имеют различный химический состав по всей ее продолжительности. Наибольшее влияние на данные характеристики оказывают выходы на дневную поверхность грунтовых вод, промывающих Непский свод калийных солей, способствующих и увеличению солености воды в реке (Борисов, 1978). Вместе с этим, проводимое гидрологической службой определение ионов в створе Нижней Тунгуски (створ Тура) показало отличные концентрации от предыдущих. Наибольшее содержание отмечается у иона хлора - здесь в 10 раз показания выше, чем в верховье реки (створ Подволошино). Натрий и калий содержатся соответственно в 16 и 1,6 раз выше. В течение года показатели варьируют - в летние месяцы 1,7 - 8,5 (% экв) возрастая к августу до 24,2, в период зима-весна от 22,2 до 25,6. Доминирующие в верховьях ионы имеют низкие значения, так Mg в почти в 3 раза меньше, а гидрокарбонатов в 2,3.
Разнообразие гидрохимических характеристик вод провинции определяется многими параметрами, на первое место выходит интенсивность водообмена, исходный тип вод, процессы смешения и др. Криолитозона является важнейшим фактором в формировании геохимических параметров речных вод и территорий разгрузки подземных (Букаты, Зуев, и др., 1985). Для получения полной гидрохимической оценки вод рек какой-либо территории необходимо учитывать достаточно большое количество факторов, способствующих их образованию как непосредственно, так и косвенно. Химический состав речных вод формируется под воздействием климата территории, геологии и гидрогеологии (состав подземных вод, условия подземного питания, литологический состав пород и т.д.), почвенного и растительного покрова, гидрологического (водоносность, длина реки, характер питания и др.) факторов (Назарова, Гавришин, и др., 1980). По классификации С.А. Щукарева, по химическому составу природные воды Нижней Тунгуски, в створе Подволошино, являются гидрокарбонатно-кальциевыми, а в Туре хлоридно-кальциевые (Посохов, 1965). Наиболее часто применяемая классификация О.А. Алекина (1970) сочетает в себе принцип деления количественного соотношения химического состава по преобладающим ионам (Справочник..., 1989). По ней воды в истоке реки относятся к первому типу кальциевой группы гидрокарбонатного класса, а в среднем течении (Тура) четвертый тип кальциевой группы хлоридного класса. Бассейн Нижней Тунгуски обладает одной из редких особенностей - большими масштабами, широко развитыми в настоящее время, вертикальной разгрузки рассолов и соленых вод (Борисов, 1978). Озер в верхней части бассейна реки мало. В большинстве случаев это старичные озера, и расположены они в пойме реки (рис. 3.4.). Основные болотные массивы сосредоточены на левобережье Нижней Тунгуски, в бассейне рек Тетея, Малая и Большая Ерема. Подземные воды имеют широкое распространение и очень разнообразны. Они тесно связаны с горными породами, определяющими мощность водоносного горизонта, их качество, химический состав, температурный режим и т.д. Большая часть подземных вод приурочена к осадочным породам, образуя трещинно-пластовые воды.
Катена селитебного воздействия
Ландшафтно-геохимический профиль заложен на территории с наиболее низким уровнем антропогенного воздействия и представлен антропогенно-измененной системой мнимокоренных среднетаежных сосновых осоково-голубично-моховых геосистем (рис. 4.12.). Исследования проводились на правом берегу Нижней Тунгуски, где наблюдались наиболее характерные изменения от вершины водораздельного хребта по склону северо-западной экспозиции до широкой поймы реки, на которой располагается оз. Черное (рис. 4.13.). Протяженность профиля 4,5 км. Полевые работы проводились в два этапа: 1 - с 28 июня по 13 июля 1998 г, 2 - с 5 по 15 июля 2002 г. Для изучения элювиальной осиновой (I) (см. рис. 4.12) бруснично-разнотравной на дерновых лесных суглинистых почвах, нарушенной техногенным воздействием фации, находящейся в стадии восстановления, выбрана площадь на выровненной поверхности водораздельного хребта междуречья Лены и Нижней Тунгуски. Территория с начала 70-х и до 90-х годов прошлого столетия подвергалась интенсивному воздействию (рис. 4.14). Фация расположена к юго-востоку от с. Подволошино, в 300 м на запад от «Тригопункта», 500 м от сигнальной вышки (рис. 4.15), в 400 м от заброшенной проселочной дороги. Для хозяйственного использования территория закрыта. Древостой мелколиственный (1 ООс) с жизненностью 4 балла, высотой до 5 м, сомкнутость крон 0,25 балла. Подрост обильный из осины и березы, а также ели и кедра. Редкий подлесок из шиповника, дает малую сомкнутость. Из кустарников присутствует ежевика. В травяно-кустарничковом ярусе . Коричневато-черный, влажный средний суглинок, уплотнен, пористый, с комковатой структурой, с большим количеством корней, имеет нерезкие границы с потеками. АВ 20-34 см. Коричневато-красный, влажный, плотный, тонкопористый, мелкоглыбистый с нерезкими границами тяжелый суглинок. Имеет включения корней и щебня. ВС 34-50 см. Коричнево-бурый, влажный, плотный, тонкопористый, мелкоглыбистый тяжелый суглинок с включениями гальки, щебня и корней. Кислотно-щелочная среда почв фации имеет характерную для данного района дифференциацию показателей рН, от слабокислой до почти нейтральной (рис. 4.17). Дерновый горизонт элювиальной фации обогащен органическим углеродом с резким снижением вниз по профилю.
По величине коэффициента радиальной дифференциации в почвенном профиле (рис. 4.18), установлено, что дерновый горизонт интенсивно накапливает марганец, внутрь профиля его концентрация снижается (содержание элементов в почвенном профиле представлено в приложении 4). Это является результатом биологического поглощения элемента растительным сообществом. Коэффициент концентрации для данной фации, по отношению к среднему содержанию элемента в литосфере, характерны для Мп- 1,55 и Сг- 1,20. Трансэлювиальная сосново-осиновая с примесью ели бруснично-осоково-зеленомошная на дерновых лесных суглинистых почвах фация (И) (см. рис. 4.12) заложена на выровненной поверхности склона западной экспозиции с уклоном до 15, в 3 км от с. Подволошино. Древостой (60с4С+Е) хорошо развит, сомкнутость крон до 0,55, при высоте 15-20 м. Наблюдается возобновление кедра, сосны и осины. Травяно-кустарничковый покров распространен широко. Кустарнички представлены брусникой. В разнотравье господствуют костяника, майник двулистный, грушанка мясокрасная и мышин-ный горошек. Моховой покров с мощностью живого слоя 3 см и отмершего 4 см, представлен мхом пельтигера. По микроэлементному составу зола древесного и мохового ярусов значительно различаются между собой (рис. 4.19). Наибольшей удерживающей способностью характеризуется мох. Содержание в нем марганца, бария, стронция и кобальта заметно превышает концентрацию этих же элементов в древесных породах. В то же время медь имеет тенденцию более равномерного распределения в растительном сообществе. По величине коэффициентов биологического поглощения хвойными и мхом установлены следующие ряды элементов: Си Мп Sr Ni Ва _ Со _ V Сг Древесные— - - - ----- - Со Си Sr Мп Ва Сг V Ni Мох 25,6 7,0 5,1 4,9 2,4 0,9 0,7 0,6 Ель и кедр характеризуются накоплением меди и стронция, а марганец имеет высокие концентрации только у ели. Несмотря на это, содержание элементов в этих древесных породах ниже кларка живого вещества: Ni Мп Sr V Со Сг Си = — = 0,6 0,3 0,3 0,2 0,2 0,1 0,1 Мох является концентратором ряда элементов: Со_ Sr_ V_ Mn_Ni__Cu_ Cr_ 2,4 1,5 " 1,1 0,9 " 0,9 " 0,9 0,1 Почвенный разрез фации: АО 0-3 см. Подстилка из опада листьев и травы, со 100% покрытием, распределение повсеместное. Ад 3-7 см. Коричневато-темный, влажный, средний суглинок, пористый, комковатый, с включением корней, граница четкая. АВ 7-29 см. Коричневато-красный, влажный, плотный, тонкопористый, мелкоглыбистый, тяжелый суглинок, включения корней и щебня, граница нерезкая. ВС 29-35 см. Коричнево-бурый, влажный, плотный, тонкопористый, мелкоглыбистый тяжелый суглинок с включениями гальки, щебня и корней. Почва дерновая лесная суглинистая на осадочных породах. Реакция почвенной среды фации слабокислая с увеличением рН вниз по профилю от 5,3 до 6,0 (рис. 4.20). Почвенный покров фации маломоі. чй, верхний почвенный горизонт богат содержанием гумуса. Мощная корневая система растительного сообщества, проникающая во все почвенные горизонты, способствует накоплению органических веществ в нижележащих горизонтах. При расчете коэффициента радиальной дифференциации микроэлементов (рис. 4.21.), были обнаружены незначительные колебания концентраций по горизонтам. Медь и кобальт имеют более низкое содержание в дерновом горизонте по сравнению с ВС. Отмечено накопление бария в дерновом горизонте. Равномерно распределение по профилю стронция. Накопление в Ад и Ав горизонтах характерно для марганца, как элемента биологического поглощения. Причем концентрация в дерновом горизонте превышает в 3 раза значения горизонта ВС. Для таких почв превышение над содержанием элементов в литосфере характерно для бария - 1,65, марганца - 1,46, хрома — 1,24, никеля - 1,19 и небольшое у ванадия - 1,02.
Катена антропогенного воздействия
Находится на территории, подверженной интенсивному антропогенному воздействию (рис. 4.30) и представлена измененными фациями, на искусственно выровненных поверхностях склона водораздельного хребта северозападной экспозиции. Территория находится в поясе мнимокоренных сред-нетаежных сосновых осоково-голубично-моховых геосистем пологих склонов. Протяженность профиля около 1 км. Работы проводились с 28 июня по 18 июля 1999 г и с 27 июня по 5 июля 2002 г. Аккумулятивно-элювиальная сосново-ольхово-березовая травяно-кустарничковая на маломощных дерновых лесных почвах фация (I) заложена в отрицательной форме рельефа. На возвышенности располагаются емкости с топливом. Во время работы электростанции из них наблюдалась утечка мазута и нефтепродуктов и проникновение их в почву. В результате длительного воздействия они не справлялись с их аккумуляцией и шло образование заполненных топливом понижений (рис. 4.31).
При их переполнении происходит сброс в пониженные формы рельефа, увеличивая площадь загрязнения. Техногенные потоки оказывают физическое воздействие на склоновую поверхность, что привело к эрозии почвенного покрова и изменению растительного сообщества (рис. 4.32). Рельеф фации выровненный, осложненный антропогенной деятельностью (вырытые ямы, канавы, свалка отходов пилорамы). Древостой разрежен, представлен в основном мелколиственными породами с примесью сосны (8БЮл1С) и находится в угнетенном состоянии, жизненность оценивается в 2 - 3 балла. В первом ярусе господствует сосна высотой 15-20 м, во втором и третьем -мелколиственные породы (береза до 15, ольха до 5 м). Травяно-кустарничковый покров беден по видовому составу. Наиболее распространенными являются грушанка мясокрасная и майник двулистный. Размещение видов равномерное повсеместное. Кустарнички представлены брусникой. Для определения химических характеристик растительного покрова были отобраны образцы брусники и разнотравья. Концентрации микроэлементов у каждого вида различны (рис. 4.33.) (Приложение 5).
Интенсивное накопление бария, стронция, наблюдается в основном в бруснике, разнотравье накапливает их в меньших количествах. Вместе с этим наблюдается сосредоточение обоими видами марганца. Значительно ниже содержание меди, Расчет коэффициента биологического поглощения показал различные значения в бруснике и злаках. Для кустарничкового яруса получен следующий ряд элементов биологического поглощения: Sr Си_ Ва_ РЬ_ Мп Со_ Ni_ Сг _ V 11,9 " 4,8 1,2 " 1,0 0,5 0,4 0,3 0,2 0,2 Разнотравье имеет следующие коэффициенты: Си Mn__Pb__Sr_ Ва_ Ni_ Со Сг _ V 5,3 У 1,0 1,0 1,0 0,4 0,3 ОД 0,1 " 0,1 По отношению к Кларку растительности континентов мы имеем следующие показатели: Sr Си М _Со _ V Мп _Сг Кустарнички V М М = ОТ" ОТ1 Си Ni Мп _Sr V Сг _ Со Разнотравье - Q QJ = од- Повышенное содержание Sr относительно кларка живого вещества наблюдается только у брусники, остальные элементы в нем и разнотравье содержатся в значительно меньших концентрациях.
Описание почвенного разрез. АО 0-4 см. Подстилка из опада листвы и отмершего травянистого покрова. Ад 4-9см. Черно-бурый, влажный, плотный, крупнозернистый, с включениями корней, тяжелый суглинок. ВС 9-45 см. Коричнево-бурый, влажный, крупнозернистый с включением корней, гальки, тяжелый суглинок. Почва дерновая лесная антропогенно нарушенная. Кислотно-щелочная среда фации слабокислая с некоторым снижением величины рН в горизонте АВ (рис. 4.44). Фация интенсивного накопления продуктов сноса с вышерасположенной территории. Дерновый горизонт образован продуктами полураспада органических соединений под воздействием техногенного вещества. Содержание в горизонте Ад достигает 8% и резко снижается в нижележащем АВ. Микроэлементный состав почвы (Приложение 6) (рис. 4.45) по величине коэффициента радиальной дифференциации имеет следующие характеристики. Аккумулятивно-элювиальная фация характеризуется интенсивным накоплением в дерновом горизонте марганца, являющегося самым поглощаемым растительностью таежных геосистем элементом. Его КК равен 1,91 по отношению к кларку литосферы. Меньше накапливаются барий, никель, ванадий, концентрации которых достаточно резко снижаются в горизонте АВ. Никель и ванадий накапливаются в почвенных горизонтах фации. Значения КК Ni в 1,9 раз превышают среднее значение литосферы, а V в 1,08. Равномерное распределение по почвенному профилю присуще стронцию, рассматриваемому на этой территории как признак антропогенного фактора. Наиболее сильно антропогенно изменена территория бедленда (рис. 4.46.) - склад под открытым небом (фацияИ) (см. рис. 4.30). Растительный покров отсутствует, по краям единично встречается камнеломка. Почвенный покров нарушен.
Окружение из таежной растительности 2-3 класса жизненности. На момент исследований склад освобожден от груза, в открытом виде имелись несколько контейнеров с баритом, мешки со шлам-лигнином (би-шофит) и буровой солью (рис. 4.47). Кроме этого по площади склада был разнесен материал, используемый при консервации буровых скважин. Концентрации микроэлементов в камнеломке различны. Наиболее высоко содержание у марганца, бария и стронция. По величине коэффициента биологического поглощения они образуют следующий ряд: Sr_ Си_ Ba__Ni__C _Mn_ V_ Со_ 1,6 1,3 0,9 0,9 0,9 0,9 У 0,8 0,2 Содержание элементов в золе камнеломки относительно золы растений континентов имеет следующий вид: Sr V Ni Си Мп Со Сг — — — — — 1,9 1,4 1,3 0,8 0,7 0,3 0,1 Несмотря на то что показатели некоторых элементов превышают кларк живого вещества, они не являются элементами накопления на данной территории. Почвенный покров имеет сложное строение, в связи с выравниванием территории и наличием техногенно-образованных грунтов.
