Гумус фоновых почв Вахского нефтяного месторождения (средняя тайга Западной Сибири)
Автор: Середина В.П., Непотребный А.И.
Журнал: Вестник Красноярского государственного аграрного университета @vestnik-kgau
Рубрика: Биологические науки
Статья в выпуске: 8, 2017 года.
Бесплатный доступ
В работе представлены результаты экс-периментальных исследований качественного состава гумуса фоновых (незагрязненных) почв Вахского нефтяного месторождения (Ханты-Мансийский автономный округ). В геоморфологическом отношении исследуемая территория расположена в центральной по-ниженной части Западно-Сибирской (преиму-щественно эрозионно-аккумулятивной) равни-ны, согласно геоботаническому районирова-нию - к зоне бореально-таежных лесов, подзо-не средней тайги. Почвенный покров лицензи-онного участка представлен почвами по-стлитогенного ствола (типы подзоловальфе-гумусовых, подзолистых, торфяно-подзолисто-глеевых, торфянисто-подзолисто-глеевых почв), синлитогенного (типы аллювиальных светло-гумусовых и пе-регнойно-глеевых почв) и ствола органоген-ных почв (тип торфяных олиготрофных почв). Суровые климатические условия, повышенная влажность, слабая дренированность терри-тории, бедность в видовом отношении рас-тительности приводят к накоплению на по-верхности почв органического вещества в ви-де подстилок и торфянистых горизонтов, что в совокупности с бедностью почв основа-ниями определяет их низкую гумусирован-ность. Особенностью качественного состава гумуса исследованных почв является преобла-дание в групповом составе фульвокислот. Об-разование гуминовых кислот выражено слабо. Аккумулятивным питающим горизонтом под-золистых почв служит в основном лесная под-стилка, в которой сосредоточены корни, мик-роорганизмы и мезофауна. В составе гумуса значительна доля негидролизуемого остатка. Почвы постлитогенного ствола имеют ха-рактерный для таежных почв гуматно-фульватный тип гумуса, синлитогенного- фульватно-гуматный. Преобладают гумино-вые кислоты и фульвокислоты, связанные с подвижными полуторными оксидами. Наиболее ценная фракция гумусовых кислот, связанная с кальцием, составляет незначительную часть органического углерода. Интегральные ха-рактеристики состава гумуса (низкое его со-держание, преимущественно гуматно-фульватный тип, преобладание агрессивных и связанных с подвижными полуторными окси-дами фракций фульвокислот) в комплексе с суровыми биоклиматическими условиями сви-детельствуют о низкой буферности фоновых почв, а, следовательно, и слабой их устойчи-вости к техногенным нагрузкам, в том числе и нефтяному загрязнению.
Западная сибирь, сред-няя тайга, вахское нефтяное месторожде- ние, почвы, гумус, групповой и фракционный состав
Короткий адрес: https://sciup.org/140224263
IDR: 140224263
Текст научной статьи Гумус фоновых почв Вахского нефтяного месторождения (средняя тайга Западной Сибири)
Введение. Север Западной Сибири на сегодняшний день является крупнейшим в нашей стране источником нефтеуглеводородного топлива. Актуальность проведения углубленных почвенно-экологических исследований с целью изучения почвенного покрова нефтяных месторождений и оценки устойчивости почв обусловливается высокой чувствительностью таежных ландшафтов к техногенному воздействию и длительным сроком их восстановления [1, 2]. В связи с этим оценка фоновых характеристик почвенных экосистем в пределах границ определенных месторождений углеводородного сырья является первостепенным условием для успешной реализации природоохранных мероприятий.
Регулятором всех главнейших свойств почвы, формирующих и поддерживающих основные режимы и функции почв и придающих ей уникальные свойства эмерджентной системы, выступает почвенное органическое вещество и его стабильная часть – гумус [3]. Особая роль гумусовых кислот в почвообразовании определяется их термодинамической устойчивостью. Гумусовые компоненты стабилизируют многие почвенные процессы, обусловливая их характер и направленность, обеспечивают буферность почвенной системы, определенный биохимический фон [4, 5].
Цель работы . Изучение группового и фракционного состава гумуса фоновых почвенных экосистем в пределах Вахского нефтяного месторождения. Полученные результаты позволят расширить представление о процессах гумусо-образования данного региона, основных параметрах состава гумуса, необходимых для оценки их устойчивости к внешним техногенным воздействиям, в частности загрязнению органическими поллютантами.
Объекты и методы исследования. Объектом исследования качественного гумуса являются фоновые (незагрязненные органическими поллютантами) почвы Вахского нефтяного месторождения (Ханты-Мансийский автономный округ). В геоморфологическом отношении исследуемая территория расположена в центральной пониженной части Западно-Сибирской равнины, преимущественно эрозионноаккумулятивной. Согласно геоботаническому районированию, территория Вахского лицензи- онного участка относится к зоне бореальнотаежных лесов, подзоне средней тайги. Почвообразующими породами служат четвертичные отложения ледникового и озерно-аллювиального происхождения. Эти отложения довольно разнообразны по происхождению, особенно по гранулометрическому составу [6].
Почвенно-экологическое обследование территории осуществлялось методом маршрутов и ключевых участков. При изучении почв использовались общепринятые методики [7]. Общий органический углерод определяли по методу Тюрина, групповой и фракционный состав гумуса – по Пономаревой–Плотниковой [8].
Результаты исследования. Проведенные исследования показали, что почвы исследуемой территории Вахского месторождения представлены отделами альфегумусовых и текстурнодифференцированных почв постлитогенного ствола, отделом аллювиальных почв синлито-генного ствола и отделом торфяных почв органогенного ствола [9]. Подзолистые почвы, как зональный почвенный тип средней тайги, формируются под темнохвойными лесами с зеленомошным наземным покровом на хорошо дренированных территориях в условиях преобладания осадков над испарением, обеспечивающих промывной тип водного режима. Характерной особенностью подзолистых почв является четкая дифференциация почвенного профиля по элювиально-иллювиальному типу с закономерным увеличением илистой фракции с глубиной и максимальным накоплением ее в иллювиальных горизонтах. Общими особенностями подзоловальфегумусовых, и собственно подзо- листых почв являются глубинная глееватость, кислая реакция среды (рНсол =3–4), ненасыщенность основаниями, преобладание в ППК ионов водорода и алюминия, высокая гидролитическая кислотность, достигающая 17–21 мг-экв/100 г почвы, и очень низкое содержание гумуса (менее 1%).
Совокупность биоклиматических и литологических условий почвообразования обусловливает типичные признаки гумусного состояния почв гумидных ландшафтов. В составе гумуса подзолистых почв по всему профилю фульво-кислоты значительно преобладают над гуминовыми кислотами. Образование гуминовых кислот выражено слабо. Аккумулятивным питающим горизонтом подзолистых почв служит в основном лесная подстилка, являющаяся неотъемлемой частью гумусового профиля, в элювиальном горизонте данных почв отношение Сгк:Сфк равно 0,6–0,7, что соответствует гумат-но-фульватному типу гумуса (табл. 1). Степень гумификации органического вещества верхних горизонтов оценивается как средняя, с глубиной профиля сменяется на слабую, отношение Сгк:Сфк сужается до 0,2–0,5, свидетельствуя о фульватном типе гумуса. В целом для фракционного состава гумуса характерно преобладание гуминовых и фульвокислот, связанных с подвижными полуторными оксидами, гуматы кальция составляют меньшую долю органического углерода. Величина негидролизуемого остатка минимальна в элювиальном горизонте; по мере движения к материнской породе наблюдается тенденция к его возрастанию.
Таблица 1
|
Гор-т, глубина |
С,% |
Сгк, % от С общ |
. |
Сфк, % от С общ. |
НО* |
Сгк: Сфк |
||||||
|
1 |
2 |
3 |
Сумма |
1а |
1 |
2 |
3 |
Сумма |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
|
Подзолистая ненасыщенная малогумусированная тяжелосуглинистая почва, р.1.06 |
||||||||||||
|
Е 17-13 |
0,56 |
13,76 |
6,13 |
9,50 |
29,39 |
10,92 |
13,9 |
9,93 |
10,78 |
45,53 |
25,08 |
0,64 |
|
ElB 15-25 |
0,42 |
10,04 |
4,38 |
6,56 |
20,98 |
12,21 |
14,25 |
8,67 |
12,51 |
47,64 |
31,38 |
0,44 |
|
В 50-60 |
0,32 |
9,16 |
3,65 |
5,63 |
18,44 |
11,15 |
13,81 |
8,80 |
10,06 |
43,82 |
37,74 |
0,42 |
|
G 87-96 |
0,36 |
4,25 |
3,18 |
4,48 |
11,91 |
11,54 |
15,19 |
7,04 |
9,53 |
43,30 |
44,79 |
0,27 |
|
ВС g 120- 130 |
0,18 |
3,51 |
2,1 |
3,34 |
9,03 |
11,46 |
14,87 |
7,56 |
8,89 |
42,78 |
48,19 |
0,21 |
Окончание табл. 1
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
|
Подзол иллювиально-железистый ненасыщенный малогумусированный тяжелосуглинистый, р.2.06 |
||||||||||||
|
Е 2-12 |
1,61 |
16,14 |
6,26 |
11,08 |
33,48 |
11,25 |
13,3 |
11,34 |
12,27 |
48,16 |
18,36 |
0,69 |
|
ЕВ 14-21 |
0,58 |
13,53 |
5,91 |
8,74 |
28,18 |
10,69 |
12,96 |
10,89 |
11,46 |
46,00 |
25,89 |
0,61 |
|
ВF 40-50 |
0,38 |
8,15 |
3,16 |
6,23 |
17,54 |
9,4 |
11,91 |
8,50 |
10,51 |
40,32 |
42,14 |
0,43 |
|
В 70-80 |
0,29 |
8,43 |
4,64 |
7,12 |
20,19 |
10,18 |
11,96 |
10,61 |
11,03 |
43,78 |
36,03 |
0,46 |
|
BC F 14-21 |
0,25 |
7,12 |
3,74 |
10,00 |
20,86 |
11,03 |
12,5 |
10,86 |
11,25 |
45,64 |
33,50 |
0,46 |
|
Торфяно-подзолисто-глеевая ненасыщенная мелкото |
рфянистая среднесуглинистая почва, р.3.06 |
|||||||||||
|
АEl g 14-17 |
0,61 |
14,7 |
7,90 |
11,15 |
33,75 |
11,54 |
12,52 |
10,38 |
11,85 |
46,29 |
19,96 |
0,73 |
|
ВT g 22-32 |
0,50 |
6,87 |
5,62 |
7,17 |
19,66 |
12,91 |
13,65 |
10,12 |
11,23 |
47,91 |
32,43 |
0,41 |
|
ВG 45-55 |
0,16 |
6,78 |
4,14 |
5,36 |
16,28 |
10,54 |
13,07 |
9,96 |
11,39 |
44,96 |
38,76 |
0,36 |
|
G 85-95 |
0,14 |
5,36 |
3,44 |
5,0 |
13,8 |
10,2 |
13,1 |
9,64 |
11,6 |
44,54 |
41,66 |
0,31 |
|
Торфяно-подзолисто-глеевая ненасыщенная мелкото |
рфянистая среднесуглинистая почва, р.4.06 |
|||||||||||
|
Y 2-8 |
1,04 |
18,04 |
6,8 |
12,1 |
36,94 |
12,34 |
11,04 |
10,11 |
11,79 |
45,28 |
17,78 |
0,79 |
|
Аelg 10-20 |
0,13 |
5,2 |
4,28 |
4,04 |
13,52 |
11,67 |
12,53 |
9,84 |
11,04 |
45,08 |
41,4 |
0,30 |
|
ВTg 30-40 |
0,11 |
5,6 |
3,87 |
7,7 |
17,17 |
10,3 |
11,72 |
9,62 |
11,25 |
42,92 |
39,91 |
0,40 |
Здесь и далее. НО - негидролизуемый остаток, % от С общ.
Фракционный состав гумуса почв постлитогенного ствола
Наиболее влажные местообитания нефтяного месторождения представлены торфянистоподзолистыми глеевыми почвами, отличающимися от подзолистых почв большей мощностью органогенного горизонта и более выраженным процессом оглеения минеральной массы. Они относятся к почвам с низким содержанием гумуса (1,04–1,79 %). В верхних органогенных горизонтах торфяно-подзолисто-глеевых почв отношение углерода ГК к углероду ФК составляет 0,7–0,8 (тип гумуса гуматно-фульватный), в нижних – Сгк:Сфк снижается до 0,3–0,4 (тип гу- муса фульватный). Аналогично зональным подзолистым почвам большая часть гуминовых кислот представлена фракцией ГК-1, среди фуль-вокислот доминируют фракции ФК-1а и ФК-1. Содержание гуминовых кислот, связанных с кальцием, низкое.
Для исследованных почв синлитогенного ствола характерны: кислая реакция среды (рН сол . =3,4–3,6), преобладание в составе почвенного поглощающего комплекса ионов водорода и алюминия, низкая гумусированность (табл. 2).
Таблица 2
|
Гор-т, глубина |
С,% |
Сгк, % от С общ. |
Сфк, % от С общ. |
НО |
Сгк:Сфк |
|||||||
|
1 |
2 |
3 |
Сумма |
1а |
1 |
2 |
3 |
Сумма |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
|
Аллювиальная светлогумусовая ненасыщенная малогумусированная супесчаная почва, р.6.06 |
||||||||||||
|
АF 5-15 |
0,87 |
12,90 |
10,46 |
11,58 |
34,94 |
6,70 |
10,03 |
9,15 |
9,19 |
35,07 |
29,99 |
1,00 |
Окончание табл. 2
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
|
ВF 30-40 |
0,49 |
11,47 |
12,67 |
9,55 |
33,69 |
8,89 |
11,07 |
12,34 |
5,13 |
37,43 |
28,88 |
0,89 |
|
ВFg 63-73 |
0,38 |
11,94 |
10,13 |
6,83 |
28,90 |
8,71 |
11,30 |
10,51 |
5,6 |
36,12 |
34,98 |
0,80 |
|
ВСf,g 120-130 |
0,27 |
11,31 |
10,26 |
7,26 |
28,83 |
8,52 |
10,62 |
8,15 |
8,75 |
36,04 |
35,13 |
0,80 |
|
Сf,g 170-180 |
0,14 |
10,38 |
9,89 |
5,03 |
25,30 |
8,64 |
9,18 |
7,56 |
10,81 |
36,19 |
38,51 |
0,70 |
|
Аллювиальная перегнойно-глеевая ненасыщенная малогумусированная среднесуглинистая почва, р.7.06 |
||||||||||||
|
A 10-20 |
0,57 |
15,95 |
10,86 |
11,05 |
37,86 |
7,18 |
9,75 |
7,86 |
10,50 |
35,29 |
26,85 |
1,07 |
|
В1f,g 30-40 |
1,05 |
14,54 |
13,62 |
11,32 |
39,48 |
8,74 |
11,31 |
10,44 |
9,05 |
39,54 |
20,98 |
1,00 |
|
B2f,g 50-60 |
0,36 |
12,76 |
11,08 |
7,2 |
31,04 |
8,63 |
11,46 |
9,71 |
9,0 |
38,80 |
30,16 |
0,80 |
|
B3fg 8090 |
0,24 |
10,48 |
9,36 |
9,05 |
28,89 |
8,12 |
10,78 |
9,13 |
8,08 |
36,11 |
35,00 |
0,80 |
Фракционный состав гумуса почв синлитогенного ствола
Групповой состав гумуса аллювиальных почв характеризуется близкими долями гуминовых и фульвокислот в верхнем 40-сантиметровом слое, в связи с чем отношение углерода ГК к углероду ФК близко к 1. В верхних горизонтах преобладают фракции, связанные с полуторными оксидами и глинистыми минералами. Содержание наиболее ценной фракции гумусовых кислот, связанных с кальцием, низкое. Накопление в гумусе аллювиальных почв фульвокислот в пределах средней тайги Западной Сибири по сравнению с их южными аналогами можно объяснить изменением условий формирования указанных почв в сторону большего увлажнения и обеднения видового состава луговой растительности.
Выводы. Единство и самобытность холодных гумидных условий средней тайги, заключающиеся в экстремальном сочетании тепла и влаги, господстве олиготрофных растительных сообществ с малой емкостью биологического круговорота, преимущественно напочвенном поступлении растительного опада, пониженной биохимической активности микрофлоры в сочетании с избыточным увлажнением, приводят к замедленной минерализации и гумификации органического вещества. В соответствии с этим специфика среднетаежного педогенеза обязана особой форме проявления основного фактора – лесной растительности и связанного с ней биологического круговорота веществ.
Интегральные характеристики состава гумуса (низкая гумусированность, преимущественно фульватный тип гумуса, преобладание агрессивных и подвижных фракций фульвокислот) свидетельствуют о низкой буферности исследуемых почв, а следовательно, и слабой их устойчивости к нефтяному загрязнению. Механизм противодействия техногенному потоку в определенной степени обусловлен химическими особенностями гумусовых кислот, которые содержат большое количество функциональных групп, способных к образованию электровалентных, ковалентных связей и внутриком-плексных соединений. Это обеспечивает широкую возможность связывать в малоподвижные и труднодиссоциирующие соединения токсичные элементы, в том числе и тяжелые металлы, содержащиеся в нефтяных продуктах, ослабляя «возмущающее» влияние техногенных нагрузок на почвенные экосистемы.
Список литературы Гумус фоновых почв Вахского нефтяного месторождения (средняя тайга Западной Сибири)
- Середина В.П., Непотребный А.И., Сады-ков М.Е. Характер изменения свойств почв нефтезагрязненных экосистем в условиях гумидного почвообразования//Вестник КрасГАУ. -2010. -№ 10. -С. 49-54.
- Seredina V.Р., Sadikov M.E. The soils of West Siberia middle taiga oil deposits ans a predic-tive estimate of contamination hazard with organic pollutants//Contemporary Problems of Ecology. -2011. -V.4. -№ 5. -P. 457-461.
- Семенов В.М., Когут Б.М. Почвенное орга-ническое вещество. -М.: ГЕОС, 2015. -233 с.
- Von Lutzow M., Kogel-Knabner I., Ekschmitt K. . Stabilization of organic matter in temperate soils: Mechanisms and their rele-vance under different soil condition -a review//Europ. J. Soil Sci. -2006. -V. 57. -№ 4.-P. 426-445.
- Schmidt M.W.I., Torn M.S., Abiven S. . Persistese of soil organic matteras an ecosys-tem property//Nature. -2011. -V. 478. -P. 49-56.
- Гаджиев И.М., Овчинников С.М. Почвы средней тайги Западной Сибири. -Новоси-бирск: Наука, 1977. -150 с.
- Теория и практика химического анализа почв/под ред. Л.А. Воробьевой. -М.: ГЕОС, 2006. -400 с.
- Пономарева В.В., Плотникова Т.А. Гумус и почвообразование. -Л.: Наука, 1980. -221 с.
- Классификация и диагностика почв России/Л.Л. Титов, В.Д. Тонконогов, И.И. Лебедев . -Смоленск: Ойкумена, 2004. -342 с.
