Еколого-біологічна оцінка едафотопів техногенних ландшафтів степової зони України (на прикладі Нікопольського марганцеворудного басейну)

Криві змін чисельності мікроорганізмів у нижчих шарах і у верхніх шарах не збігалися, навіть однотипних едафотопів. Це пояснюється тим, що тверда фаза едафотопу утворює частково або цілком ізольовані численні мікрозони. В кожній такій зоні створюється мікросередовище з властивими тільки для неї специфічними особливостями.

Чим вище рівень окультуреності (родючості) едафотопу, тим нижче в ньому амплітуда коливань чисельності мікроорганізмів. Тому рисунок мікробіологічного профілю може мати складні обриси, що відбивають строкатість властивостей товщі едафотопів.

Перший максимум чисельності мікроорганізмів, який за все літо більше не повторюється, припадає на кінець травня-початок червня. В подальшому амплітуда флуктуацій кількості мікроорганізмів великих позначок не досягає, хоча і носить характер пульсацій.

При еколого-біологічній оцінці едафотопів техногенних ландшафтів важливим показником є не тільки максимальна, але і мінімальна їх чисельність. Саме цей показник відображає фізико-хімічні властивості едафотопів і розглядається як пул мікроорганізмів, тобто нижня межа їхньої чисельності. Через 10-15 років після проведення гірничотехнічного етапу рекультивації в едафотопах встановлюється відносно стабільний рівень пулу мікроорганізмів.

Ендодинамічні (ендогенні) сукцесії техногенних ландшафтів

У процесі добування корисних копалин відкритим засобом компоненти природного, еволюційно сформованого, біогеоценозу руйнуються. Виникають техногенні ландшафти, рекультивація яких призводить до формування якісно нових біогеоценозів. Вони являють собою оригінальні природогосподарські явища, які розвиваються вже по своїх закономірностях, що відрізняються від закономірностей сусідніх біогеоценозів непорушених територій.

Компоненти цих нових біогеоценозів вступають у тісну взаємодію між собою і з пухкою, розсипчастою гірською породою, винесеною на “денну” поверхню з великої глибини. В результаті ендогенних сукцесій в цьому локальному біогеоценозі формується едафотоп, який не має аналогів у природі. Він розвивається в новому біогеоценозі по своїх, тільки для нього властивих, закономірностях. Вони мають місцевий характер і віддзеркалюють якісні показники конкретної пухкої, розсипчастої гірської породи.

Винос на “денну” поверхню якісно різних пухких, розсипчастих гірських порід зумовлює і різний хід сингенетичних грунтоутвірних процесів у верхній товщі техногенних ландшафтів. Це зовсім нове явище в природі і пояснює велику строкатість ґрунтового покриву рекультивованих земель. Двигуном цього дуже складного процесу є біота, в першу чергу ґрунтові мікроорганізми.

Культурфітоценози сприяють стабілізації чисельності мікроорганізмів на максимальному рівні, відповідному до фізико-хімічних властивостей едафотопу. Підвищення або зниження цього рівня відбувається тільки в залежності від грунтоутвірного процесу або при зміні екологічних умов середовища.

Конструкція мікробного угруповання відносно стабільна. Це дозволяє використовувати її як діагноста рівня біологічної активності едафотопів. Пізнання особливостей розвитку комплексу ґрунтових мікроорганізмів у товщі молодих ґрунтів техногенних екосистем дає можливість здійснити спрямований вплив мікроорганізмів на окультурення едафотопу.

У шарі 0-40 см весною розвивалося більше мікроорганізмів, які використовують мінеральні форми азоту; восени, навпаки, збільшувалася кількість мікроорганізмів, що утилізують органічний азот.

ФЕРМЕНТАТИВНА АКТИВНІСТЬ ЕДАФОТОПІВ ЯК ЕКОЛОГІЧНИЙ ФАКТОР

Створення ферментного потенціалу в товщі едафотопів, як і в товщі непорушених грунтів (Купревич, 1951; Власюк і ін., 1957; Хазієв, 1972, 1982; Галстян, 1980), цілком залежить від життєдіяльності мікроорганізмів та функціонування коренів. У свіжовідсипаних у відвал пухких, розсипчастих гірських породах ферменти відсутні. Тільки через 15-20 років в шарах 0-20 см контрольних варіантів аналізами визначається наявність ферментів на рівні ферментного пулу. Їх накопичення дуже прогресує у ризосфері рослин.

Активність гідролітичних ферментів

30-річне перебування едафотопів у паровому стані сприяє появі відчутного рівня ферментативної активності в шарах 0-20 см. Так, сіро-зелені і червоно-бурі глини, у зразках котрих з борту кар'єру ферменти були відсутні, на цей час вже мали бідну ступінь збагачуваності гідролітичними ферментами.

У верхніх 20-сантиметрових шарах едафотопів активність інвертази та уреази знаходилася на дуже низькому рівні. На відміну від них активність фосфатази була вищою. Насипний родючий шар чорнозему завжди мав підвищену активність ферментів, але значно нижчу, ніж у зональному чорноземові.

Згодом в шарах 0-20 см контрольних варіантів активність гідролітичних ферментів стабілізувалася і не залежала від сезонних коливань чисельності мікроорганізмів. Контрольні варіанти едафотопів за ступенем зниження активності гідролітичних ферментів розташовуються в такий ряд: насипний родючий шар чорнозему - сіро-зелена глина - червоно-бура глина і лесовидний суглинок.

Культурфітоценози з бобових рослин сприяли значному посиленню процесу накопичення в едафотопах ферментів. Особливо чітко така закономірність виявляється по фосфатазі і інвертазі. У шарах 0-20 см ризосфери всіх едафотопів вони досягали рівня середнього ступеня збагачуваності. Висока активність цих ферментів пов'язана з тим, що в едафотопах знаходиться велика кількість коренів, насичених органічними сполуками.

Активність уреази була низькою навіть у шарі 0-20 см. Це є характерним показником для всіх едафотопів. Навіть фітомеліоративна дія Medicago sativa L. і Onobrychis arenaria (Kit.) DC. майже не сприяла підвищенню активності уреази. З 50-сантиметрової глибини наявність ферментів виявлялася як “сліди”.

Внесення добрив підвищувало активність всіх ферментів.

З метою попереднього визначення способу рекультивації порушених земель на основі багаторічних досліджень складено градацію ступенів біогенності едафотопів за активністю гідролітичних ферментів. Для шару 0-20 см вона має такий вигляд: абіогенні - це едафотопи, у котрих активність ферментів зменшилася більш ніж на 75% у порівнянні з активністю цих ферментів на контрольному варіанті з південного чорнозему; слабобіогенні - активність ферментів зменшилася на 75-50%; середньобіогенні - на 50-25% і біогенні едафотопи - активність гідролітичних ферментів зменшилася до 25%.

У ризосфері Medicago sativa L. і Onobrychis arenaria (Kit.) DC. гідролітичні ферменти за своєю активністю розміщуються у такий спосіб: фосфатаза - інвертаза - уреаза. В контрольному варіанті з південного чорнозему найвищу активність виявляла також фосфатаза, потім інвертаза і уреаза.

Активність окисно-відновних ферментів

Утримання едафотопів у паровому стані (без рослинності) посилює процес накопичення в них і окисно-відновних ферментів, особливо дегідрогенази.

За 30 років верхні 20-сантиметрові шари едафотопів досягли рівня середнього ступеня збагачуваності дегідрогеназою і каталазою. Висока активність окисно-відновних ферментів підтверджує інтенсивне проходження певних біохімічних процесів. З глибиною активність ферментів знижувалася, і вже в шарі 50-60 см вони майже не виявлялися.

У зоні коренів Medicago sativa L. і Onobrychis arenaria (Kit.) DC. розвиток переважно одержують процеси, дія яких відбувається при активній участі дегідрогенази, тобто процеси, що мають відношення до гумусоутворення. У шарі едафотопів 0-40 см цілком достатньо органічного матеріалу для проходження такого складного процесу. Особливо це стосується червоно-бурої глини, де і накопичувалась найбільша маса коренів.

В шарі ризосфери 0-20 см досліджених видів рослин рівень збагачуваності едафотопів окисно-відновними ферментами досягав середнього ступеня. Для умов техногенних ландшафтів це високий показник. Але з глибини 60 см активність окисно-відновних ферментів в усіх едафотопах знижувалась.

Екологічна спрямованість біохімічних процесів

Багаторічні досліди підтвердили, що активність окремих ферментів є надійним тестовим показником якихось певних процесів, які відбуваються в товщі едафотопів. Наприклад, високе відношення інвертази до каталази свідчить про те, що в едафотопах превалюють реакції гідролізу складних органічних сполук. Процеси синтезу гумінових сполучень проходять менш інтенсивно. Спрямованість біохімічних процесів в шарі едафотопів 0-40 см така, як у зональному південному чорноземові.

СЕРЕДОВИЩЕПЕРЕТВОРЮЮЧИЙ ВПЛИВ ТРАВ'ЯНИХ УГРУПОВАНЬ В УМОВАХ ТЕХНОГЕННИХ ЛАНДШАФТІВ

На відвалах кар'єрів перша стадія біогеоценотичного процесу, стадія сингенезу, наочно виявляється в інтенсивному заселенні організмами нової території. З різноманітних видів рослин довгий час можуть зростати на одному місці тільки бобові. Вони легко переносять складні екологічні умови місцеперебування і значно поліпшують його. Особливо успішно цю роль виконують види Medicago sativa L. і Onobrychis arenaria (Kit.) DC. Вже на другому році життя ці бобові рослини та їх суміші із злаковими створюють густу надземну масу, яка на 85-100% вкриває поверхню едафотопів і практично повністю припиняє деградаційні процеси.

Консортивні зв'язки в формуванні функціонально-просторової структури едафотопів

Екстремальні умови техногенних ландшафтів змушують рослини і мікроорганізми пристосовуватися до спільного життя на основі різноманітних консортивних зв'язків (Раменський, 1952; Царик, 1991, 2000). В товщі едафотопів роль кожного консорту є істотним чинником навколишнього середовища. Саме рештки рослин-домінантів створюють осередки концентрації мікроорганізмів. Тому так багато їх і налічується в зоні кореневих систем. Спроможність мікроорганізмів жити на поверхні коренів, живитися їхніми виділеннями, трансформувати органічні речовини і є основними чинниками для виникнення саме в ризосфері рослин численних консортивних зв'язків.

Спочатку формуються первинні консорції, в яких детермінантами служать бобові рослини, особливо багаторічні трави. В подальшому система консортивних зв'язків стає різноманітною і дуже складною. Саме вона сприяє нормальному розвитку рослин, накопиченню великої кількості фітомаси і інтенсивній біологізації едафотопів. Тому багаторічні бобові трави і стають опорними осередками концентрації елементів ґрунтової родючості.

Характер консортивних зв'язків визначається біологічними особливостями рослин і екологічними можливостями едафотопу. Це і відбивається в загальному процесі перетворення самого середовища. Внаслідок диференційованого розташування і впливу коренів та мікроорганізмів едафотоп здобуває властиву тільки йому будову профілю.

Проте головна функціональна роль консорцій полягає в тому, що вони сприяють створенню в товщі едафотопів біогеоценотичних горизонтів, які є складовими частинами біогеоценозів. Між біогеоценозами встановлюються взаємозв'язки шляхом обміну живими організмами, енергією, органічними і мінеральними речовинами і т. ін. Це і є першопричиною початку ґрунтоутворення з поверхні едафотопів, де міжбіогеоценозна міграція речовин особливо прогресує, бо пов'язана з рухом води, елементів живлення і повітря.

Фітомеліоративна роль культурфітоценозів

Культурфітоценози багаторічних бобових трав перетворюють середовище не тільки свого місцеперебування, але і ландшафтно-сполучених з ними біогеоценозів. Тут особливого значення набуває інпульверизаційний процес. Стерньові рештки рослин затримують зимою більше снігу, ніж ділянки без стерні. Накопичуючи навесні поталі води, вони сприяють опрісненню (особливо третинних глинистих відкладень) і обводнюванню не тільки свого місцеперебування, але і деякої кайми навколо. У весняно-літній період, коли можливі суховії і курна буря, стерньові рештки створюють захисну зону, що затримує багаті живильними речовинами наноси із сусідніх південних чорноземів.

Однак найважливішим є те, що, наприклад, Medicago sativa L. і Onobrychis arenaria (Kit.) DC. накопичують у метровому шарі едафотопів близько 11 т/га коренів (повітряно-суха маса).

Розкладання такої кількості органічного матеріалу рослин сприяє інтенсивному накопиченню елементів ґрунтової родючості (табл. 6).

Безсумнівно, особливості розвитку кореневих систем та чисельності мікроорганізмів є основою для розуміння процесу поліпшення фізико-хімічних властивостей едафотопів техногенних ландшафтів.

Досліди і розрахунки показали, що на рекультивованих землях степової зони України, де азот знаходиться в першому мінімумі, корені Medicago sativa L. і Onobrychis arenaria (Kit.) DC. разом із бульбочковими бактеріями та вільноіснуючими азотфіксаторами накопичують тільки у шарі 0-20 см контрольних варіантів в середньому 350 кг/га азоту. Біомаса одних олігонітрофілів в ризосфері Medicago sativa L. становила в цьому шарі сіро-зеленої глини 421 кг/га, а червоно-бурої глини - 296 кг/га.

Таблиця 6. Вміст деяких елементів живлення в коріннях Medicago sativa L. і Onobrychis arenaria (Kit.) DC., кг/га *

Варіант	N	P2O5	K2O	CaO
Південний чорнозем без добрив Лесовидний суглинок без добрив Лесовидний суглинок з добривами Червоно-бура глина без добрив Червоно-бура глина з добривами Сіро-зелена глина без добрив Сіро-зелена глина з добривами	37,6 154,1 68,4 114,6 64,1 102,3 157,3 271,9 144,2 245,8 121,2 180,0 118,4 174,7	8,4 21,6 14,9 19,0 12,7 16,4 26,3 38,2 19,9 36,8 19,4 29,0 18,4 24,9	11,8 52,9 29,1 33,6 29,9 38,5 49,9 71,5 50,7 100,6 49,5 63,4 51,4 85,4	138,8 80,8 107,1 84,8 94,6 70,0 214,8 191,2 252,5 230,3 150,5 102,1 242,7 213,3

Примітка: в чисельнику дані стосуються Onobrychis arenaria (Kit.) ДC., в знаменнику-Medicago sativa L.

З різноманітних видів рослин довгий час можуть зростати на одному місці тільки бобові. Вони легко переносять складні екологічні умови місцеперебування і значно поліпшують його. Особливо успішно цю роль виконують види Medicago sativa L. і Onobrychis arenaria (Kit.) DC. Вже на другому році життя ці бобові рослини та їх суміші із злаковими створюють густу надземну масу, яка на 85-100% вкриває поверхню едафотопів і практично повністю припиняє деградаційні процеси.

Консортивні зв'язки в формуванні функціонально-просторової структури едафотопів

Екстремальні умови техногенних ландшафтів змушують рослини і мікроорганізми пристосовуватися до спільного життя на основі різноманітних консортивних зв'язків (Раменський, 1952; Царик, 1991, 2000). В товщі едафотопів роль кожного консорту є істотним чинником навколишнього середовища. Саме рештки рослин-домінантів створюють осередки концентрації мікроорганізмів. Тому так багато їх і налічується в зоні кореневих систем. Спроможність мікроорганізмів жити на поверхні коренів, живитися їхніми виділеннями, трансформувати органічні речовини і є основними чинниками для виникнення саме в ризосфері рослин численних консортивних зв'язків.

Спочатку формуються первинні консорції, в яких детермінантами служать бобові рослини, особливо багаторічні трави. В подальшому система консортивних зв'язків стає різноманітною і дуже складною. Саме вона сприяє нормальному розвитку рослин, накопиченню великої кількості фітомаси і інтенсивній біологізації едафотопів. Тому багаторічні бобові трави і стають опорними осередками концентрації елементів ґрунтової родючості.

Характер консортивних зв'язків визначається біологічними особливостями рослин і екологічними можливостями едафотопу. Це і відбивається в загальному процесі перетворення самого середовища. Внаслідок диференційованого розташування і впливу коренів та мікроорганізмів едафотоп здобуває властиву тільки йому будову профілю.

Проте головна функціональна роль консорцій полягає в тому, що вони сприяють створенню в товщі едафотопів біогеоценотичних горизонтів, які є складовими частинами біогеоценозів. Між біогеоценозами встановлюються взаємозв'язки шляхом обміну живими організмами, енергією, органічними і мінеральними речовинами і т. ін. Це і є першопричиною початку ґрунтоутворення з поверхні едафотопів, де міжбіогеоценозна міграція речовин особливо прогресує, бо пов'язана з рухом води, елементів живлення і повітря.

Фітомеліоративна роль культурфітоценозів

Культурфітоценози багаторічних бобових трав перетворюють середовище не тільки свого місцеперебування, але і ландшафтно-сполучених з ними біогеоценозів. Тут особливого значення набуває інпульверизаційний процес. Стерньові рештки рослин затримують зимою більше снігу, ніж ділянки без стерні. Накопичуючи навесні поталі Досліджувані види багаторічних бобових трав в умовах техногенних ландшафтів виконують три основні функції: 1) біологічну, бо є джерелом енергії і живлення мікроорганізмів, що густо заселяють едафотопи; 2) хімічну, оскільки є основними і незамінними джерелами поживних речовин для наступних поколінь рослин; 3) фізичну, бо покращують структуру, зменшують щільність, збільшують шпаруватість едафотопів тощо.

Взаємовплив екологічних (абіотичних і біотичних) факторів на формування ґрунтів

Гетерогенність техногенних ландшафтів зумовлює появу складних грунтоутвірних процесів навіть на незначній території. Основною причиною цього унікального явища є різноманітні фізико-хімічні властивості пухких, розсипчастих гірських порід, які вступають у тісну взаємодію з іншими компонентами біогеоценозу. Взаємодія і взаємозалежність екологічних (біотичних і абіотичних) факторів створюють основу для проходження грунтоутвірного процесу, який відповідає саме цим кліматичним та фізико-хімічним умовам едафотопу.

Стратегія підвищення рівня біогенності едафотопів

Багаторічні досліди із зразками пухких, розсипчастих гірських порід і ґрунтів дозволили визначити найважливіші екологічні фактори, що зумовлюють розвиток кореневих систем рослин і мікроорганізмів в товщі едафотопів. До таких факторів належать: едафотоп, його гранулометричний склад, водно-повітряний і поживний режими, вміст органічних речовин, консортивна організація культурфітоценозу та інші. Виходячи з цього, розроблена і пропонується стратегія біологізації едафотопів техногенних ландшафтів. Вона складається з трьох основних взаємозалежних етапів.

Перший, підготовчий етап, забезпечує окультурення верхнього шару відпрацьованої дільниці кар'єру шляхом впровадження хімічних меліорацій. Показниками, що свідчать про завершення етапу, є нейтральна реакція ґрунтового середовища в орному шарі (0-40 см), наростання в ньому загальної чисельності мікроорганізмів та поява сходів різних рослин. Тривалість етапу 1-1,5 роки.

Другий, еколого-біологічний етап, забезпечує оптимізацію властивостей едафотопу як середовища перебування рослин. Дуже ефективними є внесення органічних, органо-мінеральних і мінеральних добрив. Вони сприяють активізації життєдіяльності мікроорганізмів і ускладненню конструкції мікробного ценозу. На цьому етапі треба пізнати особливості, по яких функціонують мікроорганізми в товщі едафотопів, і визначити характер можливих змін їхньої чисельності. Від цього залежить спрямований вплив мікроорганізмів на перетворення едафотопу, оскільки вони входять до його складу як абсолютно невід'ємна і поки що мало вивчена частина. Показниками, що свідчать про завершення еколого-біологічного етапу, є збільшення загальної кількості мікроорганізмів до рівня, що відповідає не менше 50% їхньої чисельності в контрольній ділянці зонального чорнозему, а також спроможність різноманітних рослин накопичувати значну фітомасу. Тривалість етапу 1 рік.

Третій, фітомеліоративний (середовищеперетворювальний) етап, формує оптимальну біогенність едафотопу відповідно до його фізико-хімічних властивостей. Етап містить у собі дії і післядії всіх попередніх робіт, спрямованих на окультурення едафотопу. Тут особлива увага приділяється спеціальним культурфітоценозам, в яких обов'язковими рослинами є бобові або їх травосумішки з іншими видами. Для кожного едафотопу необхідно конструювати тільки йому придатний культурфітоценоз. Співвідношення і підбір видового складу рослин повинно орієнтувати не стільки на загальну біологічну продуктивність, скільки на підтримку відповідних екологічних умов, що забезпечують оптимальний розвиток всіх компонентів біогеоценозу, особливо мікробного угруповання.

ВИСНОВКИ

1. Видобуток корисних копалин відкритим способом в Орджонікідзевському гірничозбагачувальному комбінаті, Вільногірському гірничометалургійному комбінаті, Камиш-Бурунському і Криворізькому залізорудних комбінатах та в інших гірничорудних підприємствах супроводжується руйнацією біогеоценотичних процесів, природне відновлення яких, зазвичай, не відбувається.

2. Винесені у відвали пухкі, розсипчасті гірські породи третинних і четвертинних відкладень створюють едафотопи, які не мають аналогів у природі. Вони характеризуються великою гетерогенністю, складними ґрунтовими властивостями і незначним утриманням елементів живлення, особливо азоту.

3. В Україні однією з найважливіших проблем біологічної науки є рекультивація порушених земель, в якій еколого-біологічна оцінка едафотопів техногенних ландшафтів посідає центральне місце, оскільки становить основу програмного моделювання нових високопродуктивних, довгострокових культурбіогеоценозів.

При еколого-біологічній оцінці едафотопів у першу чергу треба вивчати властивості едафотопів та особливості розвитку кореневих систем рослин і мікроорганізмів. Вони знаходяться в тісному взаємозв'язку з активністю ферментів, утворюють єдину, нерозривну і дуже складну біогеоценотичну систему, яка постійно функціонує в товщі едафотопів.

4. Фізико-хімічні властивості едафотопів обумовлюють родючість, яка знаходиться на низькому рівні і визначається ступенем відповідності біологічних особливостей рослинності екологічним умовам первинних екотопів. Найбільшу еколого-біологічну відносну відповідність техногенним едафотопам виявили багаторічні трави, в першу чергу Medicago sativa L. і Onobrychis arenaria (Kit.) DC. Вони створюють густий, сталий трав'яний покрив, що зберігається протягом усього вегетаційного періоду, і неминуче стають опорними рослинами вузлових осередків концентрації елементів ґрунтової родючості.

Загальна біологічна продуктивність багаторічних бобових трав на контрольних варіантах складала 14-18 т/га (повітряно-суха маса), в тому числі до 11 т/га коренів, з яких 74-87% зосереджувалось у шарі 0-40 см.

Перевага по масі підземної частини над надземною є результатом адаптивності рослин до складних умов техногенних ландшафтів.

5. Вперше при біологічній рекультивації земель виявлено характер транслокаціїного процесу у вищих рослинах. У бобових він полягає у створенні рослинами такої кількості кореневої маси, яка потрібна їм саме в цей час. Корені поширюються в товщі едафотопу відповідно до його фізико-хімічних властивостей і забезпечують одержання максимально можливої продуктивності саме в цих екологічних умовах. Унікальна біологічна особливість транслокації наочно проявилася при зростанні бобових рослин на рекультивованих землях.

Поліпшення умов живлення збільшувало масу тільки надземної частини рослин. Маса коренів у такому разі зменшувалась, але зростав коефіцієнт їхньої продуктивності.

6. В умовах техногенних ландшафтів бобові рослини є основою створення первинних консортивних зв'язків. Вони визначають і регулюють склад і чисельність мікроорганізмів, сприяють формуванню і інтенсивному розвитку біогеоценотичних горизонтів, виконують підвищену ландшафтно-середовищеперетворювальну функцію. Разом з бульбочковими бактеріями та вільноіснуючими азотфіксаторами корені, наприклад, Medicago sativa L. і Onobrychis arenaria (Kit.) DC. накопичують у шарі 0-20 см у середньому 350 кг/га азоту, 45 кг фосфору, 110 кг калію і 290 кг/га кальцію.

Грунтоутворювальний процес починається з поверхні, поступово поширюючись на нижні шари едафотопів. Еволюція молодих ґрунтів виявляється в безупинному і інтенсивному накопиченні елементів живлення рослин.

7. Вперше для практичних цілей рекультивації розроблено математичну модель розрахунку еколого-біологічних характеристик кореневих систем рослин і прогресивний спосіб відбору ґрунтових монолітів з коренями. Цей метод дозволяє одержати уявлення про будову і розташування в товщі едафотопу кореневих систем, розрахувати їх поверхню, довжину та насиченість ґрунтів коренями будь-якої фракції і в зручний для дослідника час.

8. Вперше для досліджених об'єктів виявлено особливості формування кореневих систем рослин, що становить теоретичну основу для розробки практичних прийомів впливу на едафотоп. Наприклад, Medicago sativa L. третього року життя на всіх варіантах дослідів створювала корені товщиною більш 5 мм. Таку її біологічну особливість слід використовувати для укріплення (задерніння) відкосів та бортів відвалів кар'єрів або еродованих ділянок рекультивованих земель. Перебуваючи в таких самих екстремальних умовах, Onobrychis arenaria (Kit.) DC. створював велику кількість коренів товщиною менше 0,5 мм. Цю особливість Onobrychis arenaria (Kit.) DC. треба використовувати для формування структурних агрегатів та підвищення ступеня їх водостійкості.

9. Вперше встановлено та статистично підтверджено, що в одиниці загальної маси коренів поверхня і довжина можуть бути різними і залежати від якісних показників едафотопу. Так, на 1 г повітряно-сухих коренів Onobrychis arenaria (Kit.) DC. 3-го року життя з насипного родючого шару чорнозему 0-40 см (без добрив) припадало 97,1 см ² поверхні і 11,3 м довжини, а з червоно-бурої глини - відповідно 141,4 см ² і 17,4 м.

Насиченість едафотопів коренями прямо пропорційна їх масі.

10. Визначена циклічна і сукцесійна динаміка загальної чисельності мікроорганізмів та їх окремих фізіологічних груп. Якнайбільша кількість мікроорганізмів нараховується навесні. Надалі їхня чисельність зменшується і має флуктуаційний характер. Встановлена закономірність прояву сингенетичних процесів в період первинного грунтоутворення.

Культурфітоценози сприяють збільшенню кількості мікроорганізмів у верхніх шарах едафотопів та стабілізації конструкції мікробного співтовариства відповідно до фізико-хімічних властивостей цих едафотопів.

11. Пухкі, розсипчасті гірські породи мають високий стимулюючий ефект для розвитку мікроорганізмів. Через 10-15 років після виносу їх на “денну” поверхню установлюється пул мікроорганізмів і виявляється мікробіологічний профіль, рисунок якого відбиває якісну строкатість едафотопу.

12. Вперше для півдня України визначена інтенсивність розкладання коренів в залежності від їхньої архітектоніки та гідротермічних умов у товщі едафотопів техногенних ландшафтів. Її рівень знижується у напрямку від чорнозему до сіро-зеленої глини. За 12 місяців у чорноземі трансформувалося в середньому 80% коренів Medicago sativa L. і 66% коренів Triticum aestivum L., у сіро-зеленій глині відповідно 67 і 62%. Найінтенсивніше розкладаються корені навесні, особливо тканини тонких корінців Medicago sativa L. Влітку процес трансформації коренів сповільнюється. Доведена необхідність створення для кожного едафотопу саме йому придатної конструкції культурфітоценозу, в якому обов'язковими рослинами мають бути бобові трави. Чергування рослин повинно передбачати насамперед створення прийнятних умов для життєдіяльності в товщі едафотопів збалансованого і керованого мікробоценозу.

13. У пухких, розсипчастих гірських породах з борту кар'єру ферменти відсутні. Тільки через 15-20 років після винесення на “денну” поверхню породи мають дуже бідний або бідний ступінь збагачуваності ферментами. З часом цей рівень стабілізується, стає незалежним від сезонних коливань чисельності мікроорганізмів і є ферментним пулом, що відбиває якісні показники едафотопу.

14. Культурфітоценози з бобових рослин сприяють накопиченню ферментів, які за активністю розташовуються в такий ряд: а) гідролітичні: фосфатаза-інвертаза-уреаза; б) окисно-відновні: дегідрогеназа-каталаза.

Спрямованість біохімічних процесів у товщі техногенних едафотопів відбувається так само, як у чорноземі: превалюють реакції гідролізу органічних сполук.

Процеси синтезу гумусових речовин здійснюються повільно.

15. Вперше складено градації біогенності едафотопів техногенних ландшафтів за активністю гідролітичних ферментів для шару 0-20 см: абіогенні - едафотопи, в яких активність ферментів зменшилася більш ніж на 75% у порівнянні з їхньою активністю контрольного варіанту чорнозему; слабобіогенні - активність ферментів зменшилася на 75-50%; середньобіогенні - на 50-25% і біогенні - активність гідролітичних ферментів зменшилася до 25%.

16. Розроблена і запропонована стратегія біологізації едафотопів техногенних ландшафтів. Вона здійснюється у три взаємозалежні етапи: а) підготовчий, що передбачає окультурення орного шару відпрацьованої ділянки кар'єру шляхом впровадження хімічних меліорацій; б) еколого-біологічний, який забезпечує оптимізацію властивостей едафотопу як середовища для перебування рослин. Кількість мікроорганізмів повинна бути не менше 50% загальної чисельності в зональному ґрунті; в) фітомеліоративний (середовищеперетворювальний), який створює і зберігає оптимальну біогенність едафотопу відповідно до його фізико-хімічних властивостей.

17. Експериментально доведено, що еколого-біологічні характеристики кореневих систем рослин, чисельність ґрунтових мікроорганізмів та рівень фер-ментативної активності едафотопів чутливо реагують на зміни екологічних умов техногенного середовища. Їх треба використовувати як діагностичні тести для об'єктивного контролю за станом верхньої товщі рекультивованих земель.

Результати досліджень служать науково-теоретичною основою для складання програм рекультиваційних робіт при відновлені порушених земель в степовій зоні України; для використання в системі сільського та лісового підприємств з метою створення земель різноманітного цільового призначення, а також при проведенні моніторингових природоохоронних наукових заходів.

ОСНОВНІ ОПУБЛІКОВАНІ ПРАЦІ ПО ТЕМІ ДИСЕРТАЦІЇ

1. О рекультивации земель в степи Украины / Бекаревич Н.Е., Горобец Н.Д., Колбасин А.А., Масюк Н.Т., Пистунов Н.И., Сидорович Л.П., Узбек И.Х.- Днепропетровск: Промінь, 1971. - 218 с.

2. Узбек И.Х. Особенности развития корневых систем люцерны и эспарцета, возделываемых на рекультивируемых почвах // Почвоведение. -1981. - № 1. - С. 101-106.

3. Узбек И.Х. Особенности ферментативной активности рекультивированных почв // Почвоведение.- 1991. - № 3. - С. 91-96.

4. Изменение физических свойств рекультивированных земель при их сельскохозяйственном использовании / Волох П.В., Узбек И.Х., Горобец Н.Д., Соколов В.И.// Горный журнал. - 1991. - № 10. - С. 52-55.

5. Узбек І.Х. Розвиток кореневих систем та значення видів Medicago L. та Onobrychis Adans (Fabaceae) для техногенних ландшафтів // Український ботанічний журнал. - 1995. - Т. 52.-№ 5. - С. 610-615.

6. Узбек И.Х. Развитие корней и интенсивность их разложения в толще рекультивированных почв // Почвоведение. - 1995. - № 9.- С. 1132-1136.

7. Узбек И.Х., Калантаевский В.В. Исследование клубеньковых бактерий Rhizobium meliloti и Rhizobium simplex, обитающих в толще техногенных отвалов // Мікробіологічний журнал. - 1998. - Т. 60.- № 3. - С. 43-49.

8. Узбек И.Х. Об эколого-биологической оценке эдафотопов техногенных ландшафтов степной зоны Украины // Вісник аграрної науки. - 2000. - № 6. - С. 55-6О.

9. Узбек И.Х. Воздействие некоторых экологических факторов на формирование молодых почв техногенных экосистем // Екологія та ноосферологія. -2000. - Т. 9 .-№1-2. - С. 84-91.

10. Перспективы использования отвалов железорудных и марганцевых карьеров для выращивания сельскохозяйственных культур / Бекаревич Н.Е., Колбасин А.А., Масюк Н.Т., Сидорович Л.П., Узбек И.Х. // Прогнозирование использования земельных ресурсов Украинской ССР и Молдавской ССР. - К.: СОПС, 1971. -Ч. 2. - С. 108-115.

11. Рекультивация карьеров в Степи Украинской ССР / Бекаревич Н.Е., Колбасин А.А., Галай П.В., Горобец Н.Д., Сидорович Л.П., Узбек И.Х. // Растения и промышленная среда. - К.: Наукова думка, 1971. - С. 130-133.

12. Масюк Н.Т., Узбек И.Х. Возделывание эспарцета песчаного на отвалах // Растения и промышленная среда. - К.: Наукова думка, 1971. - С. 153-157.

13. Некоторые выводы, вытекающие из полевых опытов с сельскохозяйственными культурами, заложенными на рекультивированных участках карьеров в степи УССР / Бекаревич Н.Е., Колбасин А.А., Масюк Н.Т., Середа Г.Л., Сидорович Л.П., Узбек И.Х. // Рекультивация промышленных пустошей. -М.: АН СССР, 1972. - С. 77-89.

14. Результаты возделывания сельскохозяйственных культур на рекультивированных землях в Степи / Бекаревич Н.Е., Горобец Н.Д., Колбасин А.А., Масюк Н.Т., Сидорович Л.П., Узбек И.Х.// Рекультивация земель в СССР. - М.: АН СССР, 1973. - С. 167-191.

15. Узбек И.Х., Горобец Н.Д. Опыт возделывания многолетних бобовых трав на третичных глинистых отложениях // Рекультивация земель, нарушенных при добыче полезных ископаемых. - Тарту, 1975. - С. 171-180.

16. Узбек И.Х. Использование карьерных участков для возделывания эспарцета песчаного // Рекультивация земель, нарушенных при добыче полезных ископаемых. - М.: АН СССР, 1977. - С. 266-269.

17. Особенности возделывания проса и гречихи на рекультивируемых участках Никопольского марганцеворудного месторождения / Масюк Н.Т., Колбасин А.А., Узбек И.Х., Демиденко П.М. // Вопросы биологии, селекции и агротехники полевых и плодовых культур: Тр. ХСХИ. - Харьков, 1971. - Т. 158 - С. 21-24.

18. Возделывание зерновых культур на опытных рекультивированных участках с насыпным слоем чернозема / Бекаревич Н.Е., Горобец Н.Д., Кабаненко В.П., Масюк Н.Т., Сидорович Л.П., Скороход Г.С., Узбек И.Х. // Рекультивация земель: Тр. ДСХИ к Х Международ. конгрессу почвоведов. - Днепропетровск, 1974. - Т. 26. - С. 106-138.

19. Возделывание бобовых культур на опытных рекультивирсванных участках, заложенных на горных породах / Бекаревич Н.Е., Горобец Н.Д., Кабаненко В.П., Масюк Н.Т., Сидорович Л.П., Скороход Г.С., Узбек И.Х. // Рекультивация земель: Тр. ДСХИ к Х Международ. конгрессу почвоведов. - Днепропетровск, 1974. - Т. 26. - С. 139-167.

20. Узбек И.Х., Масюк Н.Т., Горобец Н.Д. Третичные серо-зеленые глины как объект сельскохозяйственной рекультивации // Новое в биологии, селекции и агротехнике полевых и плодовых культур: Тр. ДСХИ. - Днепропетровск, 1976.- Т. 32. - С. 38-47.

21. Узбек И.Х., Павленко А.В. К вопросу изучения корневых систем полевых культур // Новое в биологии, селекции и агротехнике полевых и плодовых культур: Тр. ДСХИ. - Днепропетровск, 1977. - Т. 36. - С. 7-14.

22. Узбек И.Х. Определение численности микроорганизмов на рекультивируемых участках // Новое в биологии, селекции и агротехнике полевых и плодовых культур: Тр. ДСХИ. - Днепропетровск, 1977. -Т. 36. -С. 104-110.

23. Узбек И.Х. Корневая система многолетних бобовых трав и ее роль на рекультивированных землях // Эколого-биологические и социально-экономиче-ские основы сельскохозяйственной рекультивации в степной черноземной зоне УССР: Тр. ДСХИ. - Днепропетровск, 1984. - Т. 49. - С. 105-111.

24. Узбек И.Х., Калантаевский В.В. Средопреобразующие воздействия травянистых растений на эдафотопы // Питання степового лісознавства та лісової рекультивації земель: Міжвузівський збірник наукових праць.- Дніпропетровськ: РВВ ДНУ, 2001. -Вип.5 .-С. 55-60.

25. Узбек И.X. Травы на месте карьеров // Корма. - 1976. -№ 2. -С. 38-39.

26. Опыты возделывания сельскохозяйственных культур на рекультивированных участках в степной части Украинской ССР /Бекаревич Н.Е., Масюк Н.Т., Сидорович Л.П., Узбек И.X.// Симпозиум по вопросам рекультивации нарушенных территорий (ГДР). - Лейпциг, 1970. -Ч. 2. -С. 121-126.

27. Результаты исследований по сельскохозяйственной рекультивации за 10-летний период в степной зоне Украинской ССР / Бекаревич Н.Е., Колбасин А.А., Масюк Н.Т., Узбек И.X. // Разработка способов рекультивированного ландшафта, нарушенного промышленной деятельностью: Материалы симпозиума по рекультивации (Болгария). - Бургас - Солнечный Берег - София, 1973. - С. 156-162.

28. Узбек И.X. Некоторые гидротермические особенности вскрышных грунтов отвалов // Пути рационального использования земель. - Днепропетровск, 1974.

- С. 13-17.

29. Узбек И.Х. Определение численности микроорганизмов в толще техногенных ландшафтов // Рекультивация техногенных ландшафтов (Венгрия). - Дьёндьёш, 1978. -Т. 2. -С. 49-56.

30. Основные результаты исследований по сельскохозяйственной рекультивации земель в черноземной зоне Европейской части СССР / Бекаревич Н.Е., Колбасин А.А., Масюк Н.Т., Олейник В.Я., Узбек И.X., Чабан И.П. // Рекультивация ландшафтов, нарушенных промышленностью.-Докл. VII Междунар. симпозиума в ПНР. -Катовице-Забгие-Коник, 1980. -Т.1.-С. 22-39.

31. Узбек И.Х. Корневая система многолетних бобовых трав и ее роль на рекультивированных землях // Эколого-биологические и социально-экономические основы сельскохозяйственной рекультивации в степной черноземной зоне УССР.-Днепропетровск,1984.-Т.49. -С.105-111.

32. Узбек І.X. Фітомелиоративне значення кореневих систем багаторічних бобових трав у техногенних екосистемах // Біогеоценологічні дослід-ження на Україні.-Львів: Вид-во АН УРСР, 1975. -С. 186-187.

33. Узбек И.X. К вопросу изучения корневой системы эспарцета песчаного, возделываемого на марганцеворудных отвалах // Теоретические и практические проблемы рекультивации нарушенных земель: Тез. докл. 2-го Всесоюзного совещания по рекультивации земель в СССР (г. Донецк, 1975 г.). - М., 1975. - С. 41-44.

34. Узбек И.X. О численности микроорганизмов в толще рекультивируемого горизонта // Биология почв: Тез. докл. 5-го делегат. съезда ВОП (11-15 июля 1977 г.). - Минск, 1977. -Т. 2.-С. 37-39.

35. Узбек И.X. О численности некоторых микробных ценозов на рекультивируемых участках // Структурно-функциональные особенности естественных и искусственных биогеоценозов: Тез. докл. Всесоюзн. совещ. - Днепропетровск, 1978. - С. 244.

36. Узбек И.Х. Почвоулучшающая роль корневых систем люцерны и эспарцета на рекультивируемых землях // Рекультивация земель: Тез. докл. I съезда почвоведов и агрохимиков УССР (8-12 июня 1982 г.). - Харьков, 1982. - С. 132.

37. Узбек И.Х. О формировании микробных ценозов на рекультивируемых землях // Биология почв: Тез. докл. I съезда почвоведов и агрохимиков УССР (8-12 июня 1982 г.). -Харьков, 1982. - С. 95.

38. Узбек И.Х. Изучение корневых систем растений и численности микроорганизмов на рекультивированных землях // Рекультивация земель в СССР: Тез. Всесоюзн. научно-технич. конференции. - М., 1982. -Т. 2.-С. 94-97.

39. Узбек И.Х., Волох П.В. Накопление корневых остатков озимой пшеницы и люцерны на рекультивированных землях с различным плодородием // Биогеохимический круговорот веществ: Тез. докл. Всесоюзн. конференции АН СССР. - М.: Наука, 1982. - С. 150-151.

40. Узбек И.Х. Масса корней - как средство повышения плодородия образующихся почв // Проблемы повышения продуктивности черноземных почв. К 100-летию книги В.В. Докучаева "Русский чернозем". - Харьков, 1983. - С. 229.

41. Узбек И.Х. Роль автотрофных растений в преобразовании техногенных ландшафтов // Рекультивация земель: Тез. докл. VII делегатского съезда ВОП (9-13 сентября 1985 г.). - Ташкент, 1985. -Т. 2. -С. 89.

42. Узбек И.Х. Об интенсивности почвообразования рекультивированных земель // Рекультивация земель: Тез. II съезда почвоведов и агрохимиков Украинской ССР (21-24 октября 1986 г.). - Харьков, 1986. -Т. 2.-С. 112.

43. Активность некоторых гидролитических ферментов во вскрышных грунтах Никопольского марганцеворудного бассейна / Узбек И.Х., Ярошевич И.В., Барская Л.М., Голинский А.Г.// Проблемы рекультивации земель: Тез. докл. V Уральского совещания АН СССР. - Свердловск, 1988. - С. 34.

44. Узбек И.Х. Численность микроорганизмов как показатель пригодности нарушенных земель к рекультивации // Совершенствование землеустройства в условиях перестройки хозяйственного механизма в АПК: Тез. докл. Всесоюзн. научно-технич. конференции. - М., 1989. -Т. 3. -С. 386-389.

45. Узбек И.Х. О степени обогащенности ферментами техногенных ландшафтов// Биология почв: Тез. докл. VIII съезда ВОП (14-18 августа 1989 г.).- Новосибирск,1989. -Т. 2.-С. 242.

46. Узбек И.Х. Форма корней как показатель пригодности техногенных почв для возделывания на них сельскохозяйственных культур //Почвоведение:Тез. докл. III съезда почвоведов и агрохимиков Украинской CСP (11-14 сентября 1990 г.). - Харьков, 1990. - С. 199-200.

47. Энзиматическая активность молодых почв техногенных экосистем / Узбек И.Х., Ярошевич И.В., Барская Л.М., Торхова Н.А. // Промышленная ботаника: состояние и перспективы развития: Тез. Докл. международн. науч. конф. - Донецк, 1993. - С 196-197.

48. Узбек І.Х. Вплив кореневих систем люцерни і еспарцету та мікроорганізмів на процеси грунтоутворення на рекультивованих землях // Почвоведение: Тез. допов. IV делегат. з'їзду грунтознавців і агрохіміків України. - Харків, 1994. - С.88-89.

49. Узбек И.Х. Активность инвертазы как показатель степени биогенности эдафотопов техногенных ландшафтов //Земельні ресурси України : рекультивація, раціональне використання та збереження: Міжнарод. наук. конф., присв. 90-річчю з дня народження М.О. Бекаревіча (Днепропетровск, 20-21 лютого 1996 р.). - Дніпропетровськ: ДДАУ, 1996. - С.80-81.

50. Узбек И.Х., Калантаевский В.В. О формировании биогеценотических горизонтов в толще техногенных ландшафтов //Оптимізація структури агроландшафтів і раціональне використання грунтових ресурсів.-К.:ДІА. - 2000. -С.138-139.

Узбек І. Х. Еколого-біологічна оцінка едафотопів техногенних ландшафтів степової зони України (на прикладі Нікопольського марганцеворудного басейну). -Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук за спеціальністю 03.00.16 - екологія. Дніпропетровський національний університет. Дніпропетровськ, 2001.

Дисертація присвячена еколого-біологічній оцінці едафотопів техногенних ландшафтів як основи цілеспрямованої рекультивації порушених земель. Показано, що найбільшу еколого-біологічну відповідність техногенним едафотопам в степу України мають багаторічні бобові трави. Вперше для практичних цілей рекультивації пропонується математична модель розрахунку еколого-біологічних характеристик кореневих систем рослин і прогресивний рамковий спосіб відбору ґрунтових монолітів з коріннями.

Вперше при біологічній рекультивації земель виявлено характер транслокаційного процесу у досліджуваних видів та особливості розвитку їх підземної частини. Встановлено, що основою створення первинних консортивних зв'язків є кореневі системи рослин, які стають осередками концентрації елементів ґрунтової родючості. Показано, що едафотопи техногенних ландшафтів мають високий стимулюючий ефект для розвитку мікроорганізмів. Культурфітоценози сприяють збільшенню їхньої чисельності та стабілізації конструкції мікробного співтовариства на рівні, що відповідає фізико-хімічним властивостям едафотопу. Вперше визначена інтенсивність розкладання коренів рослин у товщі едафотопів техногенних ландшафтів.

Виявлено рівень ферментативної активності едафотопів та складено градацію ступеня їхньої біогенності. Вперше розроблена стратегія біологізації едафотопів техногенних ландшафтів. Результати дослідів впроваджені у виробництво гірничорудних та сільськогосподарських підприємств, а також увійшли в навчальні програми біологічних і агрономічних факультетів вузів.

Ключові слова: техногенний ландшафт, едафотоп, рекультивація, мікроорганізми, корені, ферменти.

Узбек И. Х. Эколого-биологическая оценка эдафотопов техногенных ландшафтов степной зоны Украины (на примере Никопольского марганцеворудного бассейна).- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук по специальности 03.00.16 - экология. Днепропетровский национальный университет. Днепропетровск, 2001.

По физико-химическим и гидрогеологическим свойствам эдафотопы техногенных ландшафтов аналогов в природе не имеют. Их освоение создало в науке новую, совершенно неизученную проблему. В ней эколого-биологическая оценка эдафотопов занимает ведущее место, поскольку является основой целенаправленной рекультивации нарушенных земель.

В качестве тестов для освоения отработанных участков карьеров в многолетних стационарных исследованиях испытывались 23 вида высших растений. В условиях степи Украины наибольшее эколого-биологическое соответствие техногенным эдафотопам проявили Medicago sativa L. и Onobrychis arenaria (Kit.) DC. Они являются растениями-доминантами, накапливают большое количество фитомассы, создают очаги концентрации элементов почвенного плодородия, улучшают санитарно-гигиенические условия окружающей местности.

Впервые при биологической рекультивации земель выявлен характер транслокационного процесса у высших растений. Он полностью зависит от их биологических особенностей и заключается в создании ими корневых систем с таким строением и таким их распределением в толще эдафотопов, которые способны обеспечить растения элементами питания и произвести максимально возможную продуктивность в данных почвенно-экологических условиях.

Виды Medicago sativa L. и Onobrychis arenaria (Kit.) DC. проявили большую экологическую пластичность корневых систем: на бедность эдафотопов элементами питания они реагировали увеличением поверхности и длины корней. Впервые установлено, что насыщенность эдафотопов корнями прямо пропорциональна их массе, а поверхность корневой системы и ее протяженность являются величинами, не сопряженными с массой корней. С глубиной рабочая поглощающая поверхность корневых систем увеличивается.

Впервые для практических целей рекультивации разработана математическая модель расчета еколого-биологических характеристик корневых систем растений и прогрессивный рамочный способ отбора почвенных монолитов с корнями. После отмывки корни доводятся до воздушно-сухого состояния и распределяются по толщине на 4 фракции: более 5 мм, 5-1, 1-0,5 и менее 0,5 мм. Это позволяет получить представление о строении корневой системы и ее распределении в толще эдафотопов, а также определить ту часть корней, через которую осуществляется наибольшее поглощение воды и элементов пищи.

Определены особенности развития подземной части растений, что является основой для разработки практических приемов воздействия на эдафотоп. Например, Medicago sativa L. целесообразно использовать для задернения склоновых участков отвалов карьеров или эродированных полей, а Onobrychis arenaria (Kit.) DC.- для создания водопрочных структурных агрегатов.

Показано, что качественные показатели эдафотопов строго определяют морфологию и надземной, и подземной частей, а также количество и массу клубеньков у бобовых растений.

В толще эдафотопов техногенных ландшафтов основой создания первичных консортивных связей являются корневые системы многолетних бобовых трав. Они определяют конструкцию микробного ценоза и регулируют численность микроорганизмов. Адаптация многолетних бобовых трав и почвенных микроорганизмов к изменчивости экологических условий в толще эдафотопов отражает их тесное взаимодействие с факторами этой уникальной среды.

Вскрышные, рыхлые горные породы имеют высокий стимулирующий эффект для развития микроорганизмов. Через 10-15 лет после выноса на “дневную” поверхность в них устанавливается пул микроорганизмов и проявляется микробиологический профиль, рисунок которого отражает качественную пестроту эдафотопа.

Впервые определена интенсивность разложения корней в толще эдафотопов техногенных ландшафтов. Она падает в направлении от зонального чернозема к серо-зеленой глине. За год трансформируется до 80% корней у Medicago sativa L. и до 66% у Triticum aestivum L. Прежде всего разрушаются тонкие корешки бобовых, весной.

В свежеотсыпанных грунтах ферментативная активность не обнаружена. Только через 15-20 лет она уже находится на уровне ферментного пула, стабилизируется и не зависит от сезонных колебаний численности микроорганизмов. Культурфитоценозы способствуют повышению степени обогащенности эдафотопов ферментами. В верхней толще образующихся почв превалируют реакции гидролиза сложных органических соединений. Процессы синтеза гумусовых веществ протекают менее интенсивно. Биохимические процессы идут по типу зонального чернозема. Впервые составлена градация степени биогенности эдафотопов для слоя 0-20 см по активности гидролитических ферментов.

Показана повышенная средопреобразующая роль культурфитоценозов, особенно видов Medicago sativa L. и Onobrychis arenaria (Kit.) DC. Они являются растениями-доминантами и создают очаги концентрации элементов почвенного плодородия. Почвообразовательный процесс начинается с поверхности, постепенно распространяясь на нижние слои эдафотопов.

Впервые разработана стратегия повышения уровня биогенности эдафотопов техногенных ландшафтов. Она осуществляется в три взаимосвязанные этапа: подготовительный, эколого-биологический и фитомелиоративный.

Изданы рекомендации по биологической рекультивации земель, которые используются горнорудными и сельскохозяйственными предприятиями.

Результаты исследований являются научной основой для составления программ региональным природохозяйственным и локальным биоэкологическим специализированным станциям (пунктам) мониторинга за техногенными ландшафтами в Степи Украины. Они используются и для создания рекультивируемых земель различного целевого назначения.

Ключевые слова: техногенный ландшафт, эдафотоп, рекультивация, корни, микроорганизмы, ферменты.

Uzbek I. Kh. Ecological biological assessment of technogenic landscapes edaphotopes in steppe zone in Ukraine (using the Nikopol manganese ore basin as an example). - Manuscript.

Dissertation for the Doctor of Science degree in Biology Specialization 03.00.16 - Ecology.- Dnipropetrovsk National University / Dnipropetrovsk, Ukraine 2001.

This dissertation is devoted to the ecological-biological appraisal of disturbed landscapes as a basis of reclamation of disturbed lands. It is shown that the most appropriate initial amelioration of disturbed lands is growing perennial legumes. Most important for practical use in reclamation are the proposed mathematical models of the ecological-biological characteristics of the plant root systems and their progression through different depths of the soil monolith.

Preliminary investigations found the characteristics of translocation within the investigated species, especially in the underground parts. This showed that the mass of roots focused around roots which were effective at concentrating the elements essential for plant growth. It was shown that the disturbed lands strongly stimulated the development of microorganisms. Agricultural plant communities provides the best improvement and stability of the quantity of microbial communities in accordance with the physical-chemical characteristics of this disturbed land. The first intensive investigations involved the decomposition of plant roots of varying horizons of these landscapes.

...