Введение к работе
Актуальность исследований. Ландшафты, особенность формирования и структура которых обусловлена промышленной деятельностью, называются техногенными. Наиболее характерными представителями таких ландшафтов можно считать отвально-карьерные образования, сформировавшиеся при разработке месторождений полезных ископаемых. Поскольку почва является базисом любой наземной экосистемы, то скорость ее формирования определяет темпы формирования всех других компонентов экосистемы и качество их функционирования. В связи с этим проблема рекультивации, т.е. возвращение утраченной биологической продуктивности, экологического состояния и экономической ценности землям, занятым отвалами, приобретает важное как народно-хозяйственное, так и социальное значение. При этом оценка экологического состояния почв техногенных ландшафтов является важной составляющей в системе экологического мониторинга и рекомендательных мероприятий по ускорению воссоздания почв и почвенного покрова в районах добычи полезных ископаемых. Эта проблема остро касается Приморского края, где общая площадь вскрышных работ при угледобыче составляет около 80 тыс. га. (Костенков, Пуртова, 2010).
Исследованиями по изучению почв техногенных ландшафтов и решению вопросов их рекультивации на юге Дальнего Востока охвачены в основном территории Хабаровского края и северные районы Приморского края (Крупская, 1994; Шляхов, 2002; Костенков, Пуртова, 2009, 2010). Между тем для территории юга Приморья, при разработке угольных месторождений (Павловский угольный разрез) не уделялось должного внимания исследованию протекания процессов гумусообразования при самозарастании отвалов вскрышных пород, выяснению связи гумусонакопления с изменением видового состава и продуктивностью растительности. Не рассматривались также основные физико-химические, в том числе и оптико-энергетические параметры формирующихся почв, в различный временной период их посттехногенного развития, что и определило актуальность проведенных исследований, которые имеют важное значение в решении вопросов восстановления почвенного покрова и оценке их экологического состояния.
Цель исследования: выявление общих закономерностей в изменении продуктивности растительности, основных физико-химических, оптико-энергетических параметров почв техногенных ландшафтов в процессе их развития и разработка системы показателей для оценки их экологического состояния.
Задачи исследований:
1. Изучить морфологическое строение и основные физико-химические свойства почв техногенных ландшафтов, сформированных на отвалах различного возраста.
2. Установить закономерность между накоплением растительного органического вещества и содержанием гумуса в формирующихся почвах.
3. Охарактеризовать гумусное состояние и оптико-энергетические параметры почв техногенных ландшафтов. Провести группировку и оценку основных физико-химических и оптико-энергетических свойств почв.
4. Разработать систему показателей для оценки экологического состояния почв в фазу их посттехногенного развития.
Научная новизна. Впервые в почвах техногенных ландшафтов юга Приморья подробно изучены процессы гумусообразования в связи с продуктивностью растительности и исследованы оптико-энергетические параметры почв на различных стадиях развития почвообразовательного процесса. Проведена сравнительная оценка гумусного состояния и основных физико-химических показателей почв техногенных ландшафтов, расположенных в различных гидротермических провинциях Приморского края. Выявлены различия в содержании, запасах гумуса и энергетических параметрах почв, сформированных на отвальных породах и почв природных экосистем. Предложена система показателей для оценки экологического состояния почв техногенных ландшафтов юга Приморья.
Защищаемые положения:
1. На стадии посттехногенного почвообразования, в связи с развитием растительности и ростом ее продуктивности, в формирующихся почвах обеспечивается поступательный процесс гумусонакопления.
2. В процессе развития почв, сформированных на отвалах, происходит дифференциация их гумусово-энергетических и кислотно-основных свойств. Величина интегрального отражения служит в качестве надежного критерия для оценки стадийности гумусонакопления в формирующихся почвах.
3. Оценка экологического состояния почв техногенных ландшафтов проведена согласно разработанной системе показателей, с учетом основных физико-химическим свойств формирующихся почв.
Теоретическая и практическая значимость работы заключается в изучении развития почв техногенных ландшафтов юга Приморья с учетом изменения продуктивности растительности, оптико-энергетических параметров и разработке системы показателей для оценки их экологического состояния.
Результаты исследований могут быть использованы при организации комплексного экологического мониторинга и послужить научным обоснованием для разработки системы мероприятий по восстановлению нарушенных почв.
Личный вклад автора. Автору принадлежит выполнение полевых и экспериментальных исследований, интерпретация полученной информации, подготовка и публикация основных результатов.
Публикация и апробация материалов работы. По теме диссертации опубликовано 12 работ, 2 из них в ведущих рецензируемых научных журналах из перечня ВАК.
Результаты исследований докладывались и обсуждались на международных, всероссийских и региональных конференциях «Эволюция почвенного покрова: история идей и методы, голоценовая эволюция, прогнозы» (Пущино, 2009), «Научные основы экологии, мелиорации и эстетики ландшафтов» (Москва, 2010); «Симбиоз России 2009» (Пермь, 2009), «Проблема и стратегия сохранения биоразнообразия растительного мира Северной Азии» (Новосибирск, 2009), «Современные почвенные классификации и проблемы их региональной адаптации» (Владивосток, 2010), «Отражение био-, гео-, антропосферных взаимодействий в почвах и почвенном покрове» (Томск, 2010); «Молодые ученые – агропромышленному комплексу Дальнего Востока» (Уссурийск, 2008), «Актуальные проблемы экологии, морской биологии и биотехнологии (Владивосток, 2008, 2010), «Идеи, гипотезы, поиск…» (Магадан, 2010), «Почвы Сибири – прошлое, настоящее, будущее» (Новосибирск, 2010); конференциях молодых ученых БПИ ДВО РАН (Владивосток, 2008, 2009).
Структура и объем работ. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов, списка литературы и 4 приложений. Работа изложена на 132 страницах, включает 27 таблиц (4 из них в приложении) и 17 рисунков. Список литературы состоит из 177 наименований, в том числе 17 на иностранном языке.
