При добыче угля открытым способом на юге Приморья коренным образом изменяется сложившееся стабильное состояние природных экосистем. Возникают техногенные ландшафты, нередко имеющие облик техногеннных пустынь, лишенных растительности и почвенного покрова. В связи с этим наиболее актуальными стали вопросы рекультивации нарушенных земель, решение которых необходимо проводить с учетом естественного формирования фитоценозов и направленности почвообразовательного процесса. При этом необходимо уделить особое внимание исследованию формирующихся запасов фитомассы. Связано это с тем, что в процессе посттехногенного формирования экосистем происходит изменение в основных потоках поступления энергии, связанной с органическим веществом растительного происхождения. Соотношение энергии в виде энергии связи в органическом веществе, сформированном в процессе фотосинтеза, и дальнейшей её трансформации в ходе гумусообразовательного процесса, во многом обусловливают экологическую стабильность формирующихся экосистем [10]. Потенциальным источником органического вещества, формирующихся почв, в период их постехногенного развития, можно считать все компоненты биоценоза, которые попадают на поверхность почвы или в её толщу и участвуют в процессе поч­вообразования [9]. Растительное вещество, сосредоточенное в фитомассе надземной (зеленая фитомасса, ветошь, подстилка) и подземной (живые и мертвые подземные органы), дает основной материал, из которого формируется органическое вещество почв [6, 12]. Между тем в связи со спецификой климатических условий юга Дальнего Востока, в зависимости от временного интервала становления регенерационных экосистем в техногенных ландшафтах здесь процесс гумусонакопления проявляется по-разному, отражаясь как в облике формирующегося почвенного профиля, так и в содержании гумуса и его запасах [3].

Целью данной работы явилось изучение сингенетичности процессов почвообразования и накопления растительного органического вещества в формирующихся почвах техногенных ландшафтов в период их посттехногенного формирования.

Объект исследований - растительность и поч­вы, сформированные на внешнем 20-летнем отвале угольного разреза Павловский-2, расположенного в Приморском крае в 20 км к северу от г. Уссурийска. Разрез разрабатывается открытым способом. Геоморфологически отвал представляет собой невысокие гряды гребневой формы и рассматривается как техногенная формирующаяся катена [7]. Исследования велись на отвале по трем основным позициям: на вершине - элювиальная (площадка №3), на склоне - трансаккумулятивная (площадка №2) и у подножия аккумулятивная позиция (площадка №1). В работе использована классификация почв, предложенная Н.М. Костенковым с соавторами [8]. Физические и физико-химические свойства почв определялись общепринятыми аналитическими и спектрофотометрическими методами исследований [5]. Определение гумуса проводили по методу Тюрина [1]. Интегральное отражение почв рассчитано по методике, разработанной Н.А. Михайловой [5]. Запасы растительного органического вещества определены по методике Н.И. Базилевич, А.А. Титляновой с соавт. [12]. Названия растений приведены по сводке [10].

При добыче бурого угля открытым способом на поверхность выносятся тяжело суглинистые, глинистые и песчано-галечниковые породы. Формирование почв в пределах Приморского края в фазу посттехногенного почвообразования происходит в условиях наибольшей континентальности климата. Согласно схеме гидротермического районирования юга Дальнего Востока, район исследований относится к Приханкайской гидротермической провинции и входит в юго-западный округ [9]. Для него свойственно теплое и дождливое лето со значительным выпадением годового количества осадков (до 700 мм). Сумма активных температур достигает 2450-2500°. Климатические особенности накладывают отпечаток на развитие растительности, формирование почв и направленность процессов гумусонакопления.

Как показали результаты проведенных исследований, для 20-летних отвалов характерны высокие показатели запасов растительного органического вещества (табл. 1).

Основной вклад в формирование растительного органического вещества на площадке №1 (аккумулятивная позиция) внесли представители семейств Asteraceae (ястребинка зонтичная (Hieracium umbellatum L.), полыни: Арги Artemisia argyi Levl et Vaniot и тенистая Artemisia umbrosa (Bess.) Turcz. ex DC.) и Fabaceae (клевер луговой Trifolium pratense L.), тогда как на площадке №2 (трансаккумулятивная позиция) Asteraceae (полыни) и Poaceae (вейник наземный Calamagrostis epigeios (L.) Roth) (табл. 2).

В пределах пробных площадок, сформированных на аккумулятивной позиции отвала вскрышных и вмещающих пород, запасы фитомассы несколько меньшие, по сравнению с трансаккумулятивными, что, на наш взгляд, связано с более благоприятным создающимся гидротермическим режимом.

В таких условиях (на трансаккумулятивных позициях) сформировались литостраты дерновые (переходящие в гумусово-аккумулятивные) и литостраты гумусово-аккумулятивные (аккумулятивные позиции). Общий запас растительного органического вещества (фитомасса + мортмасса) на площадке 2 значительно превышал таковой, по сравнению с типичными почвами холмисто-увалистых равнин - темногумусовых подбелов типичных. В последних запасы надземной фитомассы составили 191,57 г/м², мортмассы 148,80 г/м², а общий запас 340,37 г/м².

Показатель соотношения мортмассы (М) и надземной фитомассы (НФ) на площадках 1 и 2 несколько отличались (0,83; 0,91). Значительное накопление мортмассы обусловлено, на наш взгляд, явной заторможенностью процессов разложения растительного органического веществ микрофлорой. Для формирующихся почв на отвалах вскрышных пород свойственна сильнокислая реакция среды (табл. 3).

Примечания: М - мортмасса; НФ -наземная фитомасса.

Судя по содержанию гумуса в почвах, сформированных на трансаккумулятивных позициях, им свойственна эволюционно-динамичная стадия гумусонакопления. Это выражается как в формировании явно выраженных органогенного и дернового горизонта, так и более высокими показателями содержания гумуса, по сравнению с литостратами инициальными на элювиальных позициях. Данная стадия гумусонакопления подтверждалась довольно высокими параметрами интегрального отражения почв (R = 25,4%).

На аккумулятивных позициях основное количество растительного органического вещества привносится с представителями семейства Fabaceae, которые способствуют обогащению азотом почвы, что заметно активизирует микрофлору почв. В результате активизации процессов трансформации органического вещества микрофлорой несколько снижается количество мортмассы, усиливается поступление органических соединений, что приводит к активизации процессов гумусонакопления и свидетельствует о переходной к метастабильному состоянию стадии гумусонакопления и более устойчивом экологическом состоянии формирующихся почв. Это нашло проявление в формировании маломощного темно-гумусового горизонта. Из-за увеличения содержания гумуса в поверхностном слое установлено снижение параметров интегрального отражения (до 22,8%).

В верхних частях склонов на отвалах вскрышных и вмещающих пород 20-летнего возраста на элювиальных позициях в составе растительности преобладали представители семейства Equisetaceae (хвощ полевой Equisetum arvense L.) и Asteraceae (тысячелистник обыкновенный Achillea millefolium L). Накопление растительного органического вещества здесь явно низкое (76,93 г/м²), по сравнению с площадками на аккумулятивной и трансаккумулятивной позициях. При этом наблюдается фрагментарное накопление мортмассы, что свидетельствует о переходе инициальной стадии развития литостратов в эволюционно-динамичную стадию гумусонакопления. В таких условиях формировались литостраты органо-аккумулятивные с довольно низким уровнем содержания гумуса и довольно высокими параметрами интегрального отражения почв (26,0%).

Таким образом, установлено, что в зависимости от занимаемого положения в рельефе (элювиальная, трансаккумулятивная, аккумулятивная позиция), на отвалах вскрышных и вмещающих пород Павловского угольного месторождения, исследуемые мониторинговые площадки различались по запасам фитомассы и показателя соотношения мортмассы (М) и фитомассы (НФ). Наиболее низкие показатели М:НФ свойственны для литостратов, формирующихся на элювиальных позициях. В составе растительных сообществ доминируют представители семейства Asteraceae и Equisetaceae. Молодые почвы находятся на эволюционно-динамичной стадии гумусонакопления. В таких условиях формируются литостраты органо-аккумулятивные. На трансаккумулятивных позициях в составе растительности преобладали представители семейств Asteraceae и Poaceae, увеличивается соотношение М:НФ, а процесс гумусонакопления переходит в более ярко выраженную эволюционно-динамическую стадию. В таких условиях формируются литостраты дерновые, переходящие в гумусово-аккумулятивные, для которых свойственно наличие типодиагностических горизонтов АО и AY, а также увеличение содержания гумуса в поверхностном слое и снижение интегральное отражения почв. На аккумулятивных позициях преобладание в составе растительности представителей семейства Fabaceae способствует обогащению гумуса азотом, явно активизируются процессы разложения растительного органического вещества. Это проявляется в сокращении запасов мортмасссы, снижении соотношения М:НФ. Формируется маломощный темно-гумусовый горизонт (АU). Возрастание содержания гумуса приводит к явному снижению параметров интегрального отражения почв.

• Пивкин М.В., д.б.н., доцент, ведущий научный сотрудник лаборатории микробиологии Тихоокеанского института биоорганической химии ДВО РАН, г. Владивосток.
• Селедец В.И., д.б. н., старший научный сотрудник, ведущий научный сотрудник лаборатории биогеографии и экологии Тихоокеанского института географии ДВО РАН, г. Владивосток.

Работа поступила в редакцию 15.02.2012.