Содержание к диссертации
Введение
1. Современные научные представления в области регенерации почв в посттехногенных экосистемах карьерно-отвальных комплексов 13
1.1. Техногенез и технопедогенез как глобальные биосферные явления 13
1.2. Почвы и время. Модели развития 18
1.3. Основные закономерности регенерации почв при самовосстановлении биоценозов и рекультивации земель 24
1.4. Абиогенные процессы в техногенных ландшафтах, ехноэкзогенез как фактор эволюции регенерационных экосистем 28
1.5. Механизмы регенерационного почвообразования в ландшафтах карьерно-отвальных комплексов 29
1.6. Оценка потенциала регенерационных экосистем как компонента депонирования атмосферного углерода 40
1.7. Классификация и систематика отвальных грунтов и молодых почв карьерно-отвальных комплексов 41
1.8. Заключение 45
2. Объекты и методы исследования 48
2.1. Общие сведения о карьерно-отвальных комплексах региона 48
2.2. Объекты для изучения регенерации почвенно-растительного покрова при рекультивации земель 52
2.2.1 Рекультивируемые карбонатные вскрышные породы (участок «Фосфорит») 52
2.2.2. Рекультивация земель на территории песчаных карьеров 54
2.2.2.1. Участок «Шапки» 55
2.2.2.2. Участок «Силикатный завод» 55
2.2.3. Рекультивация глинистых отвалов, участок «Устье-Брынкино» 56
2.3. Объекты для изучения регенерации почв, восстанавливающихся в ходе самовосстановительных сукцессии растительности 58
2.3.1. Карбонатные субстраты 58
2.3.1.1. Участок «Елизаветино» 58
2.3.1.2 Участок «Угловка» 60
2.3.1.3. Участок «Путилово» 60
2.3.1.4. Участок «Пудость» 61
2.3.1.5. Участок «Копорье» 62
2.3.2. Песчаные отвалы. Участок «Малукса» 62
2.3.3. Отвалы отсевов дробления гранито-гнейсов. Участок «Кузнечное» 63
2.3.4. Аэротехногенное загрязнение природных ландшафтов и проблема утилизации отсевов дробления в районе добычи гранито-гнейсов (г. Каменногорск) 65
2.3.5. Отвалы, сложенные озерными и моренными суглинками. Участей «Кирішчньшзашд» и «Рябово» 65
2.3.6. Карьеры по добыче кембрийских глин. Участок «Никольское» 66
2.4. Оценка пригодности отвальных грунтов для почвовосстановления 67
2.5. Методы исследования 69
3. Почвы рекультивированных земель 73
З.1.Общая характеристика восстановления растительности и развития почвенного профиля во времени 73
3.1.1. Восстановление почвенно-растительного покрова на отвалах карбонатных суглинистых пород участка «Фосфорит» 71
3.1.2. Восстановление почвенно-растительного покрова при рекультивации песчаных грунтов на участках «Шапки» и «Силикатный завод» 81
3.1.3. Восстановление почвенно-растительного покрова на потенциально сульфатнокислых суглинках участка «Устье-Брынкино» 84
3.1.4. Заключение 89
3.2 Характеристика гумусовоаккумулятивного процесса 90
3.2.1. Темпы и специфика гумусонакопления в различных литолого-биогеоценотических условиях рекультивированных земель 97
3.2.2. Формирование фракционного и группового состава гумуса реплантоземов 97
3.2.3. Устойчивость органического вещества реплантоземов к химическому окислению 105
3.2.4. Гумусное состояние реплантоземов 107
3.2.5. Корреляционный анализ основных параметров органического вёйчества реплантоземов 111
4. Регенерация почв при естественном восстановлении экосистем на заброшенных карьерно-отвальных комплексах 113
4.1. Общая характеристика восстановления растительности и развития почвенного профиля во времени 113
4.1.1. Почвовосстановление и самозарастание на карбонатных субстратах 113
4.1.1.1. Участок «Елизаветино» 114
4.1.1.2. Участок «Угловка» 117
4.1.1.3. Участок «Путилово» 119
4.1.1.4. Участок «Пудость» 121
4.1.1.5. Участок «Копорье» 124
4.1.1.6.Микроморфологические признаки регенерационного почвообразования на карбонатных породах 126
4.1.1.7. Общие закономерности формирования молодых рендзин 129
4.1.2. Восстановление почвенно-растительного покрова на глинистых и суглинистых субстратах 130
4.1.2.1. Почвы на кембрийских глинах 130
4.1.2.2. Почвы на суглинистых отвалах карьеров по добыче четвертичных кирпичных глин. 132
4.1.2.3 .Микроморфологические особенности почвообразования на суглинистых и глинистых породах 138
4.1.3. Почвообразование на песчаных породах 140
4.1.3.1. Участок «Кузнечное» 140
4.1.3.2. Участок «Малукса» 144
4.1.3.3. Микроморфологические особенности почвообразвоания на песчаных породах 150
4.1.3.4. Заключение 151
4.2. Особенности гумусовоаккумулятивного процесса в молодых почвах на различных литогенных основах 152
4.2.1 Темпы и общие закономфностигумусонаколпения 152
4.2.1.1. Карбонатные субстраты 152
4.2.1.2. Глинистые субстраты 156
4.2.1.3 Песчаные субстраты 158
4.2.2 Фракционно-групповой состав гумуса почв 162
4.2.2.1 Фракционно-групповой состав органического вещества рендзин 162
4.2.2.2 Фракционно-групповой состав органического вещества дерново-литогенных почв на кембрийских глинах 167
4.2.2.3 Фраищонно-групповой состав гумуса почв на суглинистых отвалах карьеров по дс>бычечетвертичшлх кирпичных глин 167
4.2.2.4. фракционно-групповой состав органического вещества торфяно-литогенных и слабооподзоленньгх почв на отвалах отсевов дробления гранито-гнейсов 170
4.2.2.5. Фракционно-групповой состав органического вещества эмбриоподзолов на песках участка «Малукса» 172
4.2.3. Устойчивость гумуса к окислению 176
4.2.4. Гумусное состояние почв 178
4.2.5. Когфеляционный анализ параметров органического вещества почв 184
4.2.6. Условия водно-минерального питания растений как основной фактор регенерационного почвообразования 186
5. Общие закономерности формирования почв в связи с развитием биогенно-аккумулятивных процессов 188
5.1. Характеристика состава и свойств гуминовых веществ молодьж поч 188
5.2. Степень окислешісчуга-восстановленности гумуса и роль этого показателя в оценке гумусного состояния почв 201
5.3. Периодизация регенерационного почвообразования и характеристика основных ЭПП 203
5.4. Сравнительная характеристика регенерационного потенциала экосистем при рекультивации и самовосстановлении экосистем 211
5.5. Некоторые закономерности динамики фитоценозов 212
6. Экологические последствия, масштабы техногенных воздействий и обоснование практических рекомендаций по реабилитации посттехногенных ландшафтов открытых горных разработок на Северо-Западе России 217
6.1. Масштабы техногенно-геологической деятельности и ее вклад в формирование современного рельефа региона 217
6.2. Реабилитация посттехногенных пространств и физические свойства отвальных грунтов 218
6.3. Альтернативные возможности реабилитации техногенных территорий 220
6.4. Оценка эмиссии и депонирования углекислоты компонентами посттехногенных ландшафтов карьеров 221
6.5. Практические рекомендации по реабилитации посттехногенных ландшафтов открытых горных разработок на Северо-Западе России 224
Выводы 226
- Почвы и время. Модели развития
- Объекты для изучения регенерации почв, восстанавливающихся в ходе самовосстановительных сукцессии растительности
- Характеристика гумусовоаккумулятивного процесса
- Особенности гумусовоаккумулятивного процесса в молодых почвах на различных литогенных основах
Введение к работе
Интенсивное и разнообразное антропогенное воздействие на природные ландшафты становится в настоящее время все более серьезной проблемой. Нарушение почвеннсьрастительного покрова относится к числу самых древних форм негативного воздействия человека на природу. Техногенное воздействие на природные экосистемы сопровождается безвозвратным изъятием и нарушением природных и антропогенных экосистем на обширных территориях. Особенно губительные последствия нарушений, вплоть до полного уничтожения земель, наблюдаются в районах функционирования горнодобывающих комплексов. Открытый (карьерный) способ добычи полезных ископаемых признан наиболее дешевым, поэтому он и является преобладающим в системе способов добычи полезных ископаемых.
Общая площадь техногенно нарушенных земель Российской Федерации по состоянию на 2002 год составляет 1,1 млн га, из них около 9 % приходится на земли, нарушенные при разработках месторождений строительных полезных ископаемых, 16 % - на земли, связанные с разработками торфяников, на объекты газовой, нефтяной, металлургической и угольной промышленности соответственно - 12, 9, 35 и 19% (Андроханов, 2000, Гос. Доклад, 1999, 2000). Постепенное отчуждение земель под населенные пункты, дороги, горную промышленность и прочие нужды из сельскохозяйственного фонда приводит к сокращению площади пашни на душу населения: за период с 1975 по 2000 г. этот показатель уменьшился с 0,93 га до 0,73 га в среднем по России (Ковда и др, 1988, Махонина, 2003). Высокие темпы разработки месторождений полезных ископаемых и, следовательно, растущие нарушения поч-венно-растительного покрова требуют принятия срочных мер по реабилитации техногенных ландшафтов. Традиционным способом быстрого возвращения нарушенных земель в сельскохозяйственное использование является их рекультивация. Направление рекультивации земель относительно молодо, оно стало активно развиваться в нашей стране с 1970-х годов. Следует отметить, что рекультивация в техногенных ландшафтах в подавляющем большинстве случаев не является экономически рентабельной, не всегда отличается эффективностью, поэтому темпы восстановительных работ значительно отстают от скоростей разработки новых месторождений и регенерации экосистем на нарушенных территориях, вследствие этого площадь рекультивированных земель в нашей стране составляет лишь 50 % от всей территории техногенных бедлендов (Гос. Доклад, 1999,2000).
Регенерация почвенно-растительного покрова в посттехногенных экосистемах осуществляется либо при рекультивации, либо в процессе самозарастании отвалов. Наряду с данными об эффективности рекультивационных мероприятий в различных комбинациях литологических и биоклиматических условий почвообразования, итоги исследований закономерностей и результатов естественных всюстшовительных процессов, протекающих при самовосстановлении почвешю-растительного покрова, могут способствовать созданию целостной концепции регенерации экосистем после деструктивных техногенных воздействий.
Кроме большого практического значения, исследования антропогенного почвообразования важны для развития почвоведения как фундаментальной дисциплины. Разновозрастные самозарастающие и рекультивируемые отвалы являются не только очень удобным объектом для изучения становления современных биогеоценозов. Научная значимость этих исследований обусловлена тем, что они представляют собой своеобразную физическую модель педогенеза в пределах хронокатен регенерации почв. В рамках общей проблемы изучения генезиса почв особенно актуальной становится задача исследования именно ранних стадий почвообразования (до 100 лет) с целью изучения последовательности наиболее интенсивного проявления различных ЭНН, выявления дифференциации трендов почвообразования на различных по вещественному составу литогенных основах.
На территории Северо-Запада Русской равнины проводится интенсивная добыча торфов, песков, песчано-фавийных отложений, кирпичных глин, гранитов и гранито-гнейсов, извесщяков и доломитов, фосфоритов. По различным оценкам площадь земель, нарушенных в результате открытых горных разработок, составляет от ОД до 0,5 % от территории Северо-Западного региона. Из них рекультивировано всего 4 - 8 %. Северо-Западный регион сильно отстает от средних показателей доли рекультивированных земель в других регионах страны, где эта величина составляет около 20-50 %. Основные площади техногенных бедлендов приурочены к крупным горнодобывающим комплексам по добыче фосфоритов, известняков, сланцев, гранито-гнейсов, огнеупорных и кирпичных глин, песков. Главные месторождения находятся в пределах Ижорской возвышенности, Приневской низменности, Балтийского кристаллического шита, Валдайской возвышенности и Лужской гряды. Как правило, в районах разработок крупных месторождений полезных ископаемых формируются относительно крупные населенные пункты (гг. Каменногорск, Кингисепп, Боровичи, Сланцы; поселки Кузнечное, Окладнево, Елизаветино и мн. др.). Для под держания благоприятной экологической обстановки в указанных населенных пунктах необходимо принятие мер по реабилитации основных источников загрязнения -техногенных ландшафтов. Реабилитированы они могут быть только при восстановлении важнейшего компонента биосферы - «кожи земли» - почвенного покрова.
Исследования регенерации почв и растительности после деструктивного воздействия в нашей стране интенсивно проводились лишь в течение последних трех десятилетий. На начальном этапе исследования в этой отрасли науки сводились к обобщению фактического материала о скорости и направленности инициального почвообразования в техногенных ландшафтах (Трофимов и др., 1986, Таранов и др., 1977, Фаткулин, 1979, Ужегова и др., 1984, Гагарина и др., 2003, Махонина, 2003). В 1980-х годах начинаются более углубленные, в т.ч. и мониторинговые исследования почвовостановления в процессе рекультивации земель, продолжающиеся и в настоящее время (Бурыкин, 1985, 1991, Баева и др, 1992, Капелькина, 1996, Андроха-нов и др, 2000, Арчегова, 2000). При этом исследованиям самовосстановления поч-венно-растительного покрова уделялось очень мало внимания. Результаты исследований по этому вопросу были обобщены Г.И. Махониной (2003). Хорошо изученными в плане регенерационного почвообразования в настоящий момент являются лесостепные и степные регионы (Махонина и др., 1975, Ужегова и др, 1984, Трофимов и др., 1986, Голеусов и др., 1999, Клевенская, 1992, Андроханов и др., 2000, Махонина, 2003 и мн. др.), районы Севера (Капелькина, 1996, Арчегова, 2000,2003, Посттехногенные. .., 2002), центральной части южнотаежной подзоны Русской равнины (Пономаренко, 1986, Гельцер и др., 1989 и мн. др.), Прибалтики (Петров и др., 1994, Рейнтам, 1989, 2001, Reintam et al, 2002). Северо-Западный регион оказался практически незатронутым подобными исследованиями, за исключением единичных работ.
В связи с вышесказанным целью настоящей работы было выявление основных закономерностей природного и рекультивационного восстановления почв на различных литогенных основах в посттехногенных экосистемах карьерно-отвальных комплексов Северо-Запада Русской равнины. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: 1. Оценить объемы техногенных отложений и площади, занимаемые отвалами в районах открытых разработок полезных ископаемых в Северо-Западном регионе, определить основные факторы, затрудняющие рекультивацию различных грунтов в условиях таежной зоны.
2. Подобрать серию объектов исследования, позволяющих оценить специфику восстановления почовенно-растительного покрова на различных временных стадиях посттехногенной эволюции карьерных ландшафтов при рекультивации и естественном зарастании для различных по вещественному и гранулометрическому составу отвальных пород. Исследовать особенности развития растительных сообществ на различных отвальных субстратах.
3. Дать сравнительную характеристику макро- и микроморфологических особенностей, гранулометрического, химического состава и физико-химических свойств почв, формирующихся в различных литолого-фитоценотических комбинациях почвообразования.
4. Изучить основные параметры іумусююаккумулятивного процесса в молодых почвах: содержание гумуса, его фракционно-групповой состав, особенности формирования гумусового профиля, состав и свойства гуминовых кислот, степень внутримолекулярной окисленности гумуса, темпы аккумуляции органического вещества и параметры гумусного состояния.
5. Определить сочетания главных почвенных процессов, исследовать темпы дифференциации профиля на горизонты, провести периодизацию начального педогенеза на различных литогенных основах.
6. Обосновать практические рекомендации по ре илитации посттехногенных ландшафтов с учетом особенностей состава и физических свойств отвальных пород карьеров.
Научная новизна работы: Впервые для территории Северо-Западного региона выполнено систематическое исследование начальных стадий развития почв при рекультивации и в процессе природного восстановления. Выявлены стадии начального почвообразования, проведена характеристика молодых почвенных горизонтов. Описаны механизмы природной регенерации почв на различных литогенных основах. Подробно изучены эволюционные закономерности развития гумусового профиля молодых почв на различных породах. Исследованы процессы трансформации органического вещества органоминеральных смесей, наносимых на поверхность отвалов при их землевании. Научная значимость работы дополняется тем, что впервые для условий Северо-Запада проведена подробная характеристика почв на ранних стадиях эволюции для широкого спектра литолого-фитоценотических комбинаций почвообразования.
Основные защищаемые положения: Специфика реабилитации посттехногенных ландшафтов Северо-Запада связана с низкой устойчивостью техногенных отвалов к экзогенным воздействиям, невысоким плодородием грунтов и с особенностями гидрологии отвальных пространств. В регенерационном почвообразовании доминируют процессы, тесно связанные с накоплением и трансформацией органического вещества, скорость и стадийность развития гумусового профиля определяют закономерности развития основных почвенных процессов, скорость и специфика которых определяются в основном литогенным фактром.
Практическая значимость: Данные о скорости развития почвенного профиля на различных стадиях становления посттехногенных экосистем в конкретных литолого-фитоценотических комбинациях могут быть учтены при разработке регионально-адаптированных технологий рекультивации земель. Учет отвальных пород в рядах благоприятности для восстановления почвенно-растительного покрова может быть полезным при планировании горнотехнического этапа рекультивации и позволит осуществлять селективную укладку вскрыши в отвалы с учетом свойств отдельных генетических типов пород.
Личное участие автора в работе заключается в постановке задач исследования, подборе объектов и методов, организации и проведении экспедиционных работ, выполнении лабораторных анализов, в обобщении и интерпретации полученных результатов, в реализации и апробации работы.
Апробация работы: Материалы работы докладывались на Конференции Болгарского общества по изучению гуминовых веществ (Бороветц, Болгария, 2003), Конференции Международного союза организаций по изучению леса (IUFRO-2004, Монпелье, Франция), Ш и IV Съездах Всероссийского общества почвоведов при РАН, ежегодных Докучаевских молодежных чтениях в СПбГУ с 1997 по 2004 г, на конференциях «Ломоносов-1999, 2001» в МГУ им. М.В. Ломоносова, международных конференциях «Агрофизика XXI века» (СПб, 2002), «Биогеография почв» (Сыктывкар, 2002), «Фундаментальные физические исследования в почвоведении и мелиорации» (МГУ, 2003), Международной конференции «Экология-2003» (Архангельск, 2003), Международном экологическом форуме «Сохраним планету Земля» (СПб, 2004) и на трех тематических конференциях «Гумус и почвообразование», проведенных в 2001,2002 и 2003 гг. в СП6ТАУ.
Публикации. Результаты исследований отражены в 12 статьях (из них 3 на английском языке).
Благодарности Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю исследований проф., д.б.н. Э.И. Гагариной и признательность проф. д.б.н. О.Г. Чертову, К.6.Н., доценту СПбГУ О.Г. Растворовой, к.б.н. сн.с. АФИ РАСХН B.C. Зуеву, К.С-Х.Н., C.H.C., доц. СПбГУ А.И. Попову, к. с-х. н., с.н.с. БиНИИ СПбГУ М.А. Надпорожской за консультации и поддержку в работе.
Кроме того, автор считает своим долгом выразить признательность Российскому фонду фундаментальных исследований за поддержку работы в рамках проектов 03-04-48297,02-04-06057,02-04-48269, Министерству общего и профессионального образования за возможности расширения аналитической базы исследований в рамках проекта поддержки НИР аспирантов АОЗ 2.12-769, фонду ИНТАС и Конкурсному центру фундаментального естествознания при СПбГУ за неоднократную поддержку исследований по теме диссертации.
Почвы и время. Модели развития
Время является важнейшим фактором почвообразования и наряду с пространством обеспечивает возможность проявления остальных материально-энергетических факторов (Геннадиев, 1990). Время также является необходимым условием проявления эволюции почв, выражающейся в их развитии (становлении), собственно эволюции и метаморфозе (Захаров, 1931). Необходимо отметить, что регенерация почв после деструктивных воздействий в большинстве случаев начинается с «нуль-момента», и эволюция почв при этом может быть охарактеризована только в рамках стадии становления, результаты исследований которой формируют теоретическую базу восстановления почвенных ресурсов в процессе регенерации посттехногенных экосистем. В современном эволюционно-генетическом почвоведении широко используются такие инструменты познания почвообразовательного процесса, как хроносерии террас водоемов (Геннадиев, 1990), хроноряды почв на дюнах и под курганами (Рейнтам, 1975, Геннадиев, 1990), разновозрастные почвы отвалов карьеров (Трофимов и др., 1986, Таргульян и др., 1989, Геннадиев, 1990). Использование в качестве моделей почвообразования хронорядов карьеров привлекательно в первую очередь тем, что возраст почв в данном случае определяется наиболее точно по сравнению с возрастом почв террас, дюн, курганов и т.п. С другой стороны, почвы регенерацион-ных экосистем карьеров позволяют изучать педогенез в первые десятки, реже сотни лет, в то время как классические объекты эволюционного почвоведения представляют собой куда более древние образования.
Главным параметром, по которому развивающиеся почвы регенерационных биогеоценозов карьеров можно относить к моделям, является известное время начала почвообразования в определенных биоклиматических и литолого-геоморфологических условиях. Говорить о модели в данном случае вполне корректно, поскольку речь идет о подобии интересующего нас явления (почвообразовательного процесса), а не о нем самом (Геннадиев, 1990). Имитация почвообразования осуществляется при интфпретации и обобщении данных, полученных при исследовании почв различного установленного возраста, формирующихся в сходных условиях на одинаковых породах. Такие последовательности развития почв во времени получили название "хроноряды" или "хроносерии". Фундаментом обсуждаемого типа моделей служит свойство эргодичности почв, т.е. способности почвенного тела иметь пространственные аналоги, соответствующие хронологическим стадиям развития (Геннадиев, 1990). В рамках концепции о генетических моделях почвообразования (Геннадиев, 1985, Иванов и др., 1987, Соколов, 1993,1996) почвы регенерационньгх биогеоценозов карьеров, по видимому, в максимальной степени соответствуют законам простой генетической модели, не требующей при интфпретации результатов исследований хронокоррекции почвообразовательного потенциала среды, что можно отнести к еще одному преимуществу модели. Даже при исследовании единичных почвенных тел определенного возраста можно говорить о весьма перспективном моделировании почвообразования, несмотря на невозможность воспользоваться свойством эргодичности почвы.
Суть этого моделирования заключается в исследовании результатов проявления элементарных почвообразовательных процессов (ЭПП) со сравнительно длительными характерными временами (формирование органогенных горизонтов, первичная дифференциация почвенного профиля, образование органоминеральных соединений и почвенного поглощающего комплекта) за определенный период времени. Некоторые из этих процессов можно исследовать в лабораторном эксперименте, к преимуществам которого можно отнести: контролируемость условий, исключение неоднородности субстрата (Роде, 1971, 1984). Основным недостатком лабораторного эксперимента являются затруднения, связанные с изучением процессов, длительность которых превышает несколько лет. По определению В.О. Таргульяна (1985), активное проявление ЭПП находит выражение в твердофазных продуктах функционирования почвы (ТПФ). Кроме того, отвалы карьеров отличаются высокой литогенной матричностью и долгое время находятся в условиях природного или техногенного моделирования поверхности (Трофимов и др., 1979). Тем не менее, экспериментальное исследование педогенеза в природных условиях намного более приемлемо для современной науки, чем моделирование «в голове» (Philip, 1991) или в лаборатории (Роде, 1971). Литературные данные о «результатах» проявления тех или иных ЭПП и развитии почвообразовательного процесса за определенный период времени в различных биоклиматических условиях и для широкого спектра литогенных основ весьма разнообразны и довольно противоречивы. Классическим является исследование В.В. Докучаевым (1949) почв Старо-Ладожской крепости, сложенной известняками, на которых за 750 лет сформировались рендзины мощностью до 20 см. Ф.И. Рупрехт (1865), обследовав 880 курганов Черниговской губернии, показал, что за 600 лет на них образовались черноземы мощностью от 15 до 23 см, с содержанием гумуса до 3-4 %, при этом они не достигли уровня зональных черноземов ни по морфологическим, ни по аналитическим характеристикам. В 1930 г. В.В. Акимцев указывал, что на известковых стенах Денной башни Каменецкой степи Украины за 230 лет сформировались почвы мощностью до 40 см, с содержанием гумуса до 3.8 %. Анализ литературных данных, проведенный НН. Соколовым (1932, цит по Махонина, 2003) показал, что за 50-100 лет в молодых почвах хорошо выражены начальные процессы почвообразования, но система еще не может считаться устойчивой.
Таким образом, было установлено что почвообразование осуществляется со значительными темпами в различных условиях. Если стратиться к литературе по рекультивации земель последних 20-30 лет, то можно выявить следующие различия в подходах к изучению4 начального почвообразования. Часть авторов воспринимает почвы карьеров в качестве т.н. почвогрунтов, почвоподобных тел. В таких работах редко упоминаются названия горизонтов, и авторы в основном оперируют понятиями почвенного, корнеобитаемого или гумусированного слоя, особенно при обсуждении рованного слоя, особенно при обсуждении аналитических данных (Келеберда, 1978, Андроханов и др., 2000, Беспалый и др, 2001). Другие авторы (Гагарина, 1984, Гагарина и др., 2003-а,б, Пономаренко, 1986, Гельцер и др, 1989, Шугалей, 1997, Голе-усов и др., 1999, Рейнтам, 2001) уверено называют почвоподобные тела молодыми почвами и выделяют в них своеобразные маломощные горизонты, обусловленные проявлением четко выраженных ЭПП - гумусонакопления, выветривания, элювиально-иллювиальной дифференциации профиля, лессиважа, выщелачивания карбонатов и др. Такое разделение подходов отражает два основных взгляда на хронологию почвообразования, так одни авторы традиционно считают почвами только зрелые образования (с возрастом не менее 100 лет), другие исследователи уверенно называют почвами даже слаботрансформированные 10-20 летние почвогрунты. Данные о времени, необходимом для достижения почвами основного показателя зрелости почвы - зональных запасов гумуса еще более противоречивы - от 100-270 лет до 600 и даже 1500 лет (Иенни, 1948). И в этом нет ничего удивительного. Дело в том, что до последнего времени большая часть исследований регенерации почв носила характер ознакомления с уже существующими, частично восстановившимися почвогрунтами, мониторинговые же исследования регенерации почв, учитывающие кинетику гумусонакопления, скорость инициального педогенеза и сопряженность его с первичнымии сукцессиями растительности пока еще редки. Поэтому и прогноз скорости накопления гумуса или выщелачивания карбонатов нередко производится на основании данных о восстановлении почв в неразвитых экосистемах с низкой биологической продуктивностью, очевидно, что при этом скорость быстротекущих биогешю-аккумулятивных ЭПП оказывается несколько заниженной, а изменение интенсивности биохимического выветривания (которая может изменяться на порядок за несколько лет) вследствие резкого увеличения поступающих на поверхность и трансформирующихся растительных остатков вообще не учитывается.
Объекты для изучения регенерации почв, восстанавливающихся в ходе самовосстановительных сукцессии растительности
Самозарастание и регенерацию почв на карбонатных субстратах мы изучали на пяти участках в пределах Ордовикского, Путиловского плато (Ленинградская обл.) и Валдайской возвышенности (Новгородская обл.). 2.3.1.1. Участок «Елизаветино» Участок находится близ пос. Елизаветино Волосовского района Ленинградкой области, в центральной части Ордовикского плато. Первые разработки ордовикского известняка в данном районе начались в конце XVH-начале XVHX Известковые йоро-ды использовались в основном для строительства Санкт-Петербурга. В дальнейшем карьерные выемки углублялись, а обширная добыча известняка развернулась во второй половине XX века. На территориях, прилегающих к поселку, не осталось н одного карьера старше 50 - 60 лет, т.к. все старые разработки были углублены. В настоящее время выработанные пространства представлены обширными (площадью до 2 км2) террасированными углублениями в толще известково-доломитовьк пород ордовика. Основным типом ландшафтов являются самозарастающие борта и днища карьера, грунты отличаются высокой щебнистостью (60 - 80 %), высокой плотностью, низкой водоудерживающей способностью, зарастание происходит медленными темпами, мелкоземистая часть представляет собой отсев дробления, образующийся при проведении взрывных работ на месте. На указанных породах исследованы две стадии самовосстановления почв и растительности - 20- и 40 летние экосистемы. На сильнощебнистых известняках склонов и бортов карьеров растительность развивается по лесной траектории самозарастания. Обширные днища карьера рекультивированы путем нанесения серовато-желто-бурой моренной карбонатной вскрыши на скальный субстрат, в дальнейшем они подвергались самозарастаншо. На таких участках растительность восстанавливается по луговому типу. Основная масса маломощных моренных вскрышных пород складирована по внутриотвальной; системе в центре карьера и засыпана отсевами производственного дробления известняков, формирующих огромный центральный отвал карьера, высотой около 15 меіров, площадью размерами 500x500 м. На указанном отвале была проведена посадка саженцев ив, но они приживаются очень плохо из-за сухости субстрата и воздейфвия ветров.
Маломощные почвы формируются под очень тонкими слоями подстилки, скапливающейся в микропонижениях, и представлены одной возрастной стадией -10 лет. Качество выполнения горнотехнического этапа рекультивации отвала не выдерживает критики, поскольку отвал изначально представлял собой призму с отвесными стенами высотой 15-20 м, в настоящее время наблюдается интенсивная водная эрозия склонов отвала, уже за 10 лет сократившая его размеры на 5 метров по циа-метру (прил. 2., рис. 7-а, б ). Изучена серия развития 10- 20- и 40-летних рен$зш (прил. 2, рис. 8-а, б, рис. 9). 2.3.1.2 Участок «Угловка» История разработок Угловского месторождения доломитизированных известняков карбона уходит корнями в ХУШ век, когда оно служило основным источником строительной извести для восточных районов Новгородской губернии, и особенно для Боровичского уезда В настоящее время месторождение разрабатывается УГлов-ским известковым комбинатом, производящим строительную известь и известкЬвые удобрения. Обширные выработанные карьеры (площадью до 5-7 км2) подвергаются самозарастанию. Максимальный возраст регенерационных экосистем здесь оксфо 40 лет. Распространены два основных типа ландшафтов: известковые днища с ало-мощными почвами и разнотравно-злаковыми мелколиственно-сосновыми лесаМи и террасы, рекультивированные путем нанесения красно-бурых моренных глий на плотный известковый субстрат. В настоящей работе приводятся только результаты исследования 2-, 8- и 30-летних рендзин формирующихся на сильнощебнистом (содержание известкового щебня до 80-90%) субстрате, мелкозем которого представлен отсевами дробления известняка, образующимися на месте добычи при проведении взрывных работ. 2.3.1.3. Участок «Путилово» Участок расположен в Кировском районе Ленинградской области, основные карьерные выработки находятся вблизи пос. Путилово. Доломитизированные ордовикские известняки здесь подходят очень близко к поверхности и перекрыты маломощным чехлом локальной карбонатной морены. Близкое расположение к Санкт-Петербургу, р. Неве и Ладожскому озеру способствовало развитию на территории Путиловского плато камнедобывающего дела. Известняк добывался в основном в строительных целях. К настоящему времени близ деревни Петровщина находится проектируемый ботанический памятник природы «Петровщинская лиственничная роща», высаженная около 200 лет назад.
Часть деревьев была посажена на территории карьерных выработок, в настоящее время здесь сформировались рендзиньї типичные под богатым лиственничным лесом с большим количеством редких видов растений в составе напочвенного покрова (Красная книга..., 1999). На территории участка был заложен один разрез 200-летней рендзины, формирующейся на техногенном элювии известняка, аналогичном по гранулометрическому и вещественному составу с поверхностными субстратами Угловского и Елизаветинского карьеров, что позволяет рассматривать указанные объекты в качестве единой хроносерии развития почв. 2.3.1.4. Участок «Пудость» Пудостский карьер расположен в 3-х км к западу от ст. Пудость (Гатчинский р-н, Ленинградская обл.). Карьер знаменит тем, что из него в начале ХЖ века добывался известковый туф (травертин), использовавшийся для строительства Казанского собора в Санкт-Петербурге. Из туфа также созданы статуи некоторых архитектурных ансамблей города, в т.ч. и на фасаде Горного института (Булах и др., 1993). Добьгаа туфа началась в 1803 г., проводилась открытым способом и закончилась в течение одного десятилетия. Отвалы на территории карьера распределены хаотично. Состав вскрышных пород изменяется в пространстве: в одних местах - это элювий травертина, в других - только материал складированных в отвалы почв, на отдельных! участках вскрышная порода представляет собой смесь вскрышных пород и почвенного материала Все вскрышные породы являются высококарбонатными (содержание СаС03 до 80 %). В процессе разработки месторождения вскрышные породы отбрасывались на окружающие карьер почвы, что привело к образованию дерново-карбонатных почв с одним-двумя профилями погребенных почв. Из-за высокой карбонатности пород на территории карьера широко распространен типичный кальциефил - венерин башмачок (Cyprepedium calceolus).
Травянистая растительность карьера отлична от типичной для подзоны южной тайги и представлена, как и на многих участках Ордовикского плато "степовидными" ценозами (Ни-ценко, 1959). Древесная растительность карьера представлена в основном елью и ивой. Для исследования разнообразия молодых почв, характерных для нерекультиви-рованных карьеров с большим количеством местообитаний, на территории карьера был заложен почвенно-топографический профиль (прил., рис. 11) от берега реки Ижоры, через карьер с различными вариантами вскрышных пород, к холму, сложенному отложениями локальной карбонатной морены. Описания почвенных разрезов и растительности по профилю приведены в приложении 1. Нами были отобраны образцы 200-летних дерново-карбонатных почв на элювиях туфа с одним и двумя по- гребенными профилями (прил., рис. 10), а также заторфоеанной лшпогенной почвы на плотном туфе. Дерново-карбонатные почвы с погребенными профилями приурочены к отвалам карьера, которые образовались при отбросе вскрыши на окружающие карьер территории. Дерново-карбонатные типичные почвы распространены в понижениях карьера, где встречаются и заторфованные примитивные почвы. і і 2.3.1.5. Участок «Копорье» Крепость расположена в пос. Копорье Ломоносовского р-на Ленинградской обл. Первое упоминание в летописях о древнерусском городе Копорье относится к 1 40 г. і (Географический эшдиклопедический..., 1989). В настоящее время крепость сильно разрушена, в конце 70-х годов XX века были предприняты попытки реставрации, но они коснулись только одной стены. Условно можно считать, что возраст почв, сформировавшихся на элювии известковой плиты крепости, составляет 300 лет (в 1І708 г крепость была передана во владение князю А. Д. Меншикову, и ее эксплуатация в военных целях прекратилась). На стене крепости был заложен один разрез. 300-лётняя почва формируется на элювии известковой плиты, поэтому к ней применимо название рендзжа. На башнях и осыпях стен формируются литогенные слабозадернбван-ные и заторфованные почвы.
Характеристика гумусовоаккумулятивного процесса
Специфика гумусообразования и гумусонакопления, их скорость и механизмы, определяются при регенерационном почвообразовании как характеристиками биогеоценоза (продуктивностью, соотношением поверхностного и внутрипочвенного поступления органического вещества, ботаническим, биохимическим и зольным составом растительных остатков и др.), так и литогенным фактором (гранулометрический и вещественный состав пород, их пористость и проницаемость для корней растений, фильтрационная способность, плотность, влагоемкость, эрозионная устойчивость, уровень грунтовых вод). При приблизительно одинакоюй в биоклиматических условиях Северо-Запада продолжительности периода биологической активности (ЛБА) определяющую роль в гумусообразовании, по-видимому, играют особенности субстрата почвообразования, а также количество растительных остатков, поступающих в почву. Последний фактор в свою очередь тоже сильно зависит от литогенных свойств, т.к. гїродуктивность растительного сообщества тесно связана с развитием почв как среды обитания растений. Эти положения находятся в рамках общей теории гумификации, обобщенной и сформулированной Д.С. Орловым (1988). Биоклиматический фактор гумусообразования на начальных стадиях развития этого процесса в значительной степени корректируется локальными условиями почвообразования, и главным образом - спецификой литогенной основы инициального педогенеза- Попытаемся рассмотреть параметры, наиболее характерные для развития іумусовоаккумулятивного процесса в почвах в различных фитоценотиче-ских и литогенных условиях.
При этом следует отметить, что специфика литоген-ной основы исследованных объектов в значительной степени определяет видовой набор растений в молодой экосистеме как в случае рекультивации, так и при самозарастании. Так, песчаные породы предпочтительнее заселяются хвойными породами, вейником, вереском, мхами и черникой, в то время как глины могут быть освоены преимущественно мелколиственными деревьями и многолетними травянистыми растениями с мощной корневой системой. Таким образом, литогенный фактор определяет направление развития почвы не только непосредственно, но и косвенно через основные характеристики (видовой состав, продуктивность, состав и структура поступления опада) фитоценотического компонента экосистемы. К сожалению прямого учета фитомассы и опада на рекультивированных землях мы не проводили. Для более четкого описания фитоценозов исследованных объектов можно сопоставить их в ряду по биологической продуктивности, основываясь на приближенных оценках и их сравнительной характеристики в полевых условиях. Максимальное количество общей фитомассы характерно для разновозрастных экосистем участка «Фосфорит», в ряду 10-14-19 лет ее соотношение на площадках может быть оценено как 1:1.5:2.5. При этом с возрастом явно изменяется соотношение надземной и подземной фитомассы: 0.5:1 (1-Ю лет), 1:1 (10-14 лет), 2:1 (14-19 лет), 3:1 (старше 19 лет). При этом в составе наземного опада на начальных стадиях преобладают травянистые растительные остатки, а после 14 лет - хвойный опад. Изменение этого соотношения можно оценить как 3:1,2:1, 1:2, 1:6 в приведенном выше временном ряду. Общая фитомасса 23-летних еловых лесов участка «Фосфорит», по-видимому, близка к фитомассе ельников средней и северной тайги, дальнейшее развитие экосистем приведет к увеличению этого показателя до уровня южной тайги. Запасы фитомассы 15 летних экосистем на участках «Шапки» и «Силикатный завод» в принципе сопоставимы, но, по-видимому, они не превышают 50-70 % от фитомассы 14-летних сообществ участка «Фосфорит». Соотношение надземной и подземной фитомассы здесь равно 1:3. На участках парцеллярного зарастания отвалов карьера «Устье-Брынкино» запас фитомассы можно оценить как 1/10 от 15-лених экосистем участка «Шапки». Таким образом, можно сопоставить соотношение фитомассы в одновозрастных экосистемах (11-15 лет) как 2 - 1 - 0,1 на карбонатных суглинках, песках и потенциально сульфатнокислых суглинках соответственно. 3.2.1. Темпы и специфика гумусонакопления в различных литолого-биогеоиенотических условиях рекультивированных земель Реплантоземы на карбонатных щебнистых суглинках участка «Фосфорит» По совокупности химических, агрохимических и водно-физических параметров вскрышная порода, наносимая на отвальные поверхности карьера, является благоприятной для восстановления растительности. Постепенная смена стадий восстановления растительности с луговой на лесную сопровождается изменениями темпов гумусонакопления. В течение первого десятилетия на формирование репланто-земов значительное влияние оказывает травянистая растительность, густо переплетающая своими корнями верхнюю часть профиля; она способствует интенсивному гумусонакоплению, которое в 5-летних почвах ограничено дерновыми горизонтами. В ходе дальнейшего развития экосистемы и увеличения продуктивности биоценоза в профиле почв выделяются самостоятельные горизонты А и АС, также обогащенные гумусом. Скорость гумусонакопления постепенно снижается по мере формирования лесного сообщества, замедляются и темпы увеличения мощности гумусовых горизонтов (прил. 3.2.1.). К 10 годам на первой площадке и к 14 годам на второй завершается стадия прогрессивной аккумуляции органического вещества, интенсивность биогенно-аккумулятивных процессов снижается, что, по-видимому, связано с постепенным уравновешиванием процессов псклугшения и трансформации органического вещества в реплантоземах на фоне снижения количества опада травянистых растений (преимущественно иван-чая) поступающего в почву. О снижении темпов минерализации гумуса в почвах при уменьшении количества органических остатков в них поступающих свидетельствуют и данные по эмиссии углекислого газа дерновыми и гумусовыми горизонтами молодых почв - эта величина резко уменьшается с увеличением возраста почвы (рис.4, прил., 3.2.1.). Происходит интенсивная потеря гумуса, связанная в первую очередь с разложением излишков свежего органического вещества, которое не может сохраняться в устойчивой форме в почве в течение долгого времени. С 10 до 14 лет и с 14 до 18 лет на первой и второй площадках соответственно происходит резкое снижение содержания органического вещества в дерновых горизонтах, связанное с постепенной деградацией дернины, обусловленной сукцессиями растительности, что сопровождается снижением проективного покрытия трав, зарастанием поверхности почвы мниевыми мхами, увеличением наземного поступления опада. Эту стадию в развитии реплан-тоземов можно охарактеризовать как стадию стабилизации гумусового профиля. В гумусовом горизонте второй площадки происходит небольшое увеличение содержания гумуса по сравнению с дерниной. Изменениям подвержен и такой показатель, как обогащенность гумуса азотом, который увеличивается в дернинах (что очевидно связано с минерализацией гумуса) и снижается в остальных горизонтах почвенного профиля с возрастом.
Расширение отношения C/N наблюдаемое нами в органо-минеральных горизонтах развивающихся реплатноземов, как указывает С.С. Трофимов с соавт (1986) и мн. др., является типичньгм явлением развития системы органического вещества молодых почв. Вероятно незначительное увеличение обо-гащенности органического вещества азотом на начальных стадиях и последующее расширение отношения C/N в процессе развития почвы является обычным явлением для реплантоземов. Различия в сроках смены стадий прогрессивного гумусонакопления и стабилизации гумусового профиля на первой и второй площадке (10 и 14 лет) вызваны тем, что посадки лиственницы на второй площадке находятся в угнетенном состоянии по сравнению с посадками сосны на первой площадке, что связано с высокой щеб-нистостью пород на этой площадке и соотвественно с низкой влагобеспеченностью посадок. В целом благоприятный гранулометрический и вещественный состав безгумус-ньгх вскрышных пород участка «Фосфорит» способствует интенсивному гумусона-коплению. Быстрое снижение скорости гумусонакопления, по-видимому, связано с интенсивньгми минерализационными процессами, протекающими на хорошо прогреваемых, дренированных породах, а также увеличением в составе гумуса содержания термодинамически устойчивых форм органических соединений (гуминовых веществ). Интенсивной трансформации органических остатков способствует также и присутствие в значительных количествах в мелкоземе почв карбоната кальция. Указанные факторы способствуют быстрому уравновешиванию процессов поступления - потерь органического вещества в молодых почвах.
Особенности гумусовоаккумулятивного процесса в молодых почвах на различных литогенных основах
В данном разделе проведен анализ скорости и основных параметров гумусовоаккумулятивного процесса (скорость аккумуляции органического вещества, мощность гумусовых и дерновых горизонтов, содержание в них гумуса) в зависимости от временной стадии и свойств субстрата почвообразования. На рис. 13 и 14 приведены данные об изменении содержания органического углерода в молодых почвах участков «Угловка» и «Елизаветино». Эволюцию гумусового профиля рендзин на исследованных участках можно представить следующим образом. В течение первых 10 лет гумусовый профиль прижат к поверхности, основная масса органического вещества аккумулируется в дерновом горизонте, за ним следует горизонт С - элювий известняка, в мелкоземе которого также аккумулируются значительные (до 1.6 %) количества органического углерода. В маломощных рендзинах на щебнистых элювиях (участок «Угловка») как правило, содержится очень мало мелкозема (5-10 %), находится он в трещинах, пустотах, . порах, здесь же в основном аккумулируются растительные остатки, разлагающиеся на месте. Через 10 лет происходит значительное уменьшение гумусированности всех горизонтов профиля, что связано с «разбавлением» органического вещества при накоплении мелкозема в увеличивающемся в глубину профиле. С развитием лесной экосистемы значительно увеличивается поступление опада хвойных и мелколиственных пород на поверхность почвы, что способствует формированию подстилки.
Содержание органического вещества в гумусовом горизонте в 30-летней почве (участок «Угловка») не изменяется, однако возрастает его мощность, происходит значительное увеличение гумусированности горизонта АС, что свидетельствует о развитии гумусового профиля в глубину. Интересная закономерность наблюдается в рендзинах участка «Елизаветино», отличающихся большим содержанием мелкозема и физической глины в горизонтах АС и С по сравнению с почвами участка «Угловка». Благодаря этому, происходит постепенное увеличение их гумусированности с возрастом. Профиль рендзин на породах, обогащенных мелкоземом, начиная с первых лет, , интенсивно развивается вглубь. В случае участка «Угловка», где содержание мелкозема незначительно, основной тренд гумусонакопления направлен на «разбавление» органического вещества мелкоземом, постепенно формирующимся при выветривании. Эволюция рендзин сопровождается разделением дернового горизонта на собственно дернину и отдельный гумусовый горизонт, который постепенно углубляется, занимая место горизонта АС, нижняя граница горизонта АС при этом постепенно углубляется в толщу элювия, т.е. в горизонт С. Таким образом, формирование профиля рендзин можно представить в виде следующей . схемы: Av-C - Av-AC-C - Av-AC-C- - Av-A-AC-C. Данные о количественном накоплении гумуса в рендзинах в целом согласуются с результатами исследований Э.И. Гагариной и А.Н. Шелеминой (2003), обнаруживших, что за 50 лет в горизонте А почвы на карбонатном щебнистом отвале окопа аккумулируется около 1.3-1.5 % органического углерода.
При этом логично будет предположить, что это значение гумусированности субстрата, численно совпадающее с аналогичным параметром в горизонте АС 200-летней почвы, может увеличиться только в ходе дальнейшего выщелачивания карбонатного субстрата, что характерно, например для рендзин Эстонии (Рейнтам, 1975). Быстрое снижение скорости гумусонакопления, обнаруженное нами в изученных рендзинах, на фоне увеличения продуктивности растительных сообществ, а, следовательно и поступления свежих растительных остатков в почву, может быть интерпретировано только как следствие относительного уменьшения гумусированности мелкозема за счет образования дополнительных его количеств на фоне интенсивной декарбонатизации исходного субстрата, которая в свою очередь обусловлена преимущественно биохимическим выветриванием. В рендзинах участка «Пудость» содержание органического углерода несколько выше, чем в аналогичных горизонтах рендзины Путиловского карьера. Очевидно, что рыхлый элювий известкового туфа намного более благоприятен для интенсивного гумусонакопления по сравнению с высокощебнистыми субстратами остальных участков. Следует отметить, что общая мощность гумусированной толщи в почвах на столь высококарбонатных породах, какой является элювий туфа, ниже, чем в 200-летней почве Путиловского карьера. По видимому, глубина гумусированности профиля карбонатной почвы в значительной степени связана со степенью ее выщелоченное от карбонатов, и уменьшается в случае повышенного содержания карбоната кальция. Рендзина на стене Копорской крепости отличается очень высоким содержанием гумуса, что может быть связано со специфическими, очень сухими условиями ее формирования. По данным микроморфологического анализа основная часть органического вещества этой почвы представлена неразложившимися растительными остатками. Следовательно, высокое содержание органического вещества в 300-летней рендзине Копорской крепости связано с замедленной минерализацией и гумификацией растительных остатков в неблагоприятных условиях почвообразования. Для всех изученных рендзин характерно увеличение обогащенное органического вещества азотом вниз по профилю. По этому показателю почвы сходны со зрелыми рендзинами Ордовикского плато (Пономарева, 1951). По-видимому, для того, чтобы в гумусовом и переходном горизонте содержание гумуса достигло величин, характерньк для зональных почв, вполне достаточно 200 лет. То же можно сказать и о запасах гумуса, поскольку в 200-летней рендзине они приближаются к величине запасов органического вещества, аккумулирующегося в «зрелых» рендзинах Ижорской возвышенности. Таким образом, увеличение гумусированности субстрата с развитием процессов его выщелачивания после 200 лет постепенно замедляется (рис. 15), основная часть органического вещества аккумулируется в верхних 10-15 см, и запасы гумуса в дальнейшем не увеличиваются или увеличиваются, но, вероятно, происходит перераспределение органического вещества, запасы которого уменьшаются в горизонтах А и увеличиваются в нижележащих слоях.
Дня 3- и 10-летних дерново-литогенных почв на кембрийских глинах участка «Никольское» характерно примерно одинаковое содержание органического вещества во всех горизонтах профиля. С 3 до 10 лет постепенно возрастает мощность гумусовоаккумулятивных горизонтов, а также общая мощность профиля почвы. С формированием развитых лесных сообществ с сомкнутым древесным пологом резко увеличивается поступление органического вещества в почву, мощные корневые системы древесных растений способствуют дальнейшему разрыхлению исходной породы. Результатом указанных изменений является появление в почвенном профиле наряду с дерниной самостоятельного гумусовоаккумулятивного горизонта, значительное увеличение содержания гумуса . " в дерновом и в гумусовом горизонте, увеличение общей мощности профиля литогенных почв. В ряду развития 3-, 10- и 30-летних почв отчетливо проявляется закономерность снижения скорости прироста мощности гумусовоаккумулятивных горизонтов и накопления гумуса (рис. 16), что свидетельствует о постепенном . . «насыщении» мелкозема органическим веществом. В целом тяжелосуглинистые субстраты карьеров по добыче кембрийских глин менее благоприятны для интенсивного гумусонакопления и развития профиля почвы в глубину по сравнению с техногенными элювиями карбонатных пород, суглинками и песками. .Фактором, лимитирующим интенсивное развитие биогенно-аккумулятивных процессов, является высокая плотность и низкая водопроницаемость породы. Анализ развития почвообразования на кембрийских глинах, проведенный нами на основании собственных данных, а также результатов исследования почв беллигеративных сооружений времен Великой Отечественной войны (Гагарина, 2003) и «зрелых» дерново-литогенных почв Дудергофских высот позволяет заключить, что содержание гумуса около 3-3.5 % является предельным для верхних v . горизонтов почв на кембрийских глинах, оно достигается уже через 30-лет после поселения растительности. Дальнейшее развитие гумусовоаккумулятивного процесса сопровождается увеличением мощности горизонта АС и содержания гумуса в нем (рис. 16). Развитие профиля почв на кембрийских глинах можно выразить следующим образом: AvC - Av-AC-C (3 года) - AvA-AC-C(10 лет) - Av-A-A(B)C-C (ЗО лет) -Av-А-АВ-ВС-С(фоновые почвы).
