По мнению В.А. Андроханова, Е.Д. Куляпиной, В.М. Курачева [Андроханов и др., 2004], если природный ландшафт является естественноисторическим образованием, сформированным совокупным и одновременным действием всех факторов географической среды, то техногенный - образованием с предельной степенью нарушенности взаимосвязей этих факторов. Таким образом, наиболее характерными представителями таких ландшафтов можно считать отвально-карьерные образования, сформировавшиеся при разработке месторождений полезных ископаемых, в частности при открытой добыче каменного угля. Как известно, любой техногенный ландшафт проходит в своем развитии две фазы - техногенного формирования и посттехногенного развития. В техногенную фазу формируется своеобразная каркасная основа ландшафта для последующей посттехногенной фазы его развития: рельеф с его основными характеристиками и породы с их вещественным составом и свойствами. В посттехногенную фазу за счет естественных ландшафтообразующих факторов каркасная основа преобразуется. Техногенный ландшафт постепенно трансформируется в естественный, природный. Длительность периода, необходимого для такой трансформации, для каждого ландшафта своя и определяется, с одной стороны, спецификой свойств и режимов каркасной основы техногенной фазы, а с другой - особенностями биоклиматической обстановки данной местности. В крайних, но достаточно распространенных случаях она составляет даже тысячелетия, в наилучших, но, к сожалению, малораспространенных случаях - несколько десятилетий. Поэтому важнейшим условием ускорения процесса трансформации техногенного ландшафта в естественный является правильная, экологически обоснованная технология разработки месторождения полезного ископаемого.

Используя классификацию В.А. Андроханова [Андроханов, 2005], отметим, что географической особенностью техногенных ландшафтов Хакасии следует считать практически одинаковый состав почвенного покрова в разных биоклиматических зонах. Это обусловлено тем, что эмбриоземы, будучи молодыми биогенными почвенными образованиями, являются сингенетическим отражением той или иной стадии сукцессии фитоценозов. Стадии сукцессии фитоценозов во всех зонах практически одинаковы - от пионерных до сложных замкнутых сообществ. Незначительные различия отмечены лишь по степени того или иного типа эмбриоземов.

Известно, что почва удерживает в себе 1510¹⁰ тонн азота: "Даже дерново-подзолистая, одна из самых бедных почв Европейской части нашей страны, в 20-сантиметровом пахотном слое содержит 2-4 тонны азота на каждом гектаре. А пшеница при средних урожаях забирает с гектара всего около 70 кг азота. Стало быть, его запасов в Нечерноземье могло бы хватить лет на 50-60. Знаменитый русский чернозем накопил на каждом гектаре 20-30 тонн азота и более; этих запасов хватило бы лет на 300-400" [Орлов и др., 1982, с.27].

Азот почвы, являясь составной частью гумуса, служит показателем направленности и результативности почвообразовательного процесса. По мнению И.В. Тюрина, существенной чертой почвообразования является ассимиляция и круговорот азота, а характерным признаком почв - аккумуляция азота в гумусовых веществах [Тюрин, 1965]. Накопление азота в почве определяется процессами гумусообразования. Процессы гумусообразования и азотонакопления, разложения органического вещества, аккумуляция азота и его минерализация протекают под влиянием гидротермических условий и растительности. Преобладающая часть почвенного азота (95-99 %) находится в органической форме и является структурным элементом гумусовых веществ [Тюрин, 1956; Орлов, 1974 и др.]. Органические соединения азота можно разделить на три главные группы:

1) легкогидролизуемый азот (амиды, часть аминов);

2) трудногидролизуемый азот (амины, часть амидов, необменного аммония и гуминов);

3) негидролизуемый азот - чрезвычайно стойкая к микробиологическому разложению часть органического азота (гумины, меланины, битумы, гумусовые вещества, прочно связанные с минералами, необменный (фиксированный аммоний) [Славнина, 1978]. Они практически не участвуют в биологическом круговороте вследствие того, что недоступны растениям без пред варительной минерализации. Величина органического азота определяет степень мобилизации азота почвы. Кроме того, азот в почвах в крайне малых количествах (1-5 %) находится в минеральной форме (аммонийный азот, нитритный азот, нитратный азот), непосредственно доступной для растений. Непрерывные циклы созидания и разрушения азотистых веществ приводят к накоплению в почве доступных растениям соединений азота [Возбуцкая, 1968 и др.].

Основным показателем обеспеченности почв доступным для растений азотом является количество нитратного азота в почвах [Рекомендации., 1975]. Только почвы из-за уникальности своих свойств могут накапливать азот в составе гумуса и поэтому являются единственным природным резервуаром и источником доступных форм этого элемента. Нитратный азот лучше усваивается растениями при рН<6, в холодную погоду.

Хотя для эмбриоземов характерен верхний горизонт (грубогумусовый или торфяный), мощность которого составляет от 5 до 7 см, для определения биологической активности этих почв, а именно для определения содержания нитратного азота, возможно взятие образцов послойно на глубинах 0-20 и 20-40 см.

нитратный азот эмбриозем угольный разрез

Таблица 1. Статистические показатели содержания нитратного азота (N-NO₃) в эмбриоземах различных типов на старых отвалах Восточно-Бейского угольного разреза, мг/кг

Обратимся к таблице (табл.1), где показано содержание нитрат ного азота (N-NO₃) на старых отвалах (существуют более 25 лет) Восточно-Бейского угольного разреза Хакасии в разных типах эмбриоземов.

Как можно увидеть по данным таблицы 1, содержание нитратного азота в слое 0-20 см всех типов эмбриоземов превышает количество N-NO₃ в слое 20-40 см. Вероятно, это можно объяснить высокой биологической активностью верхнего слоя почвы и лучшими гидротермическими условиями.

Далее в таблице приведены статистические показатели содержания нитратного азота (N-NO₃, мг/кг) в эмбриоземах различных типов на средневозрастных отвалах (существуют около 15 лет) Восточно-Бейского угольного разреза Хакасии (табл.2).

Таблица 2. Статистические показатели содержания нитратного азота (N-NO₃) в эмбриоземах различных типов на средневозрастных отвалах Восточно-Бейского угольного разреза, мг/кг

Данные таблицы 2 показывают, что статистические показатели содержания нитратного азота (N-NO₃) в эмбриоземах различных типов на средневозрастных отвалах снижаются с глубиной. Например, в эмбриоземе инициальном средние показатели нитратного азота в поверхностном слое почвы составляют 4 мг/кг при коэффициенте вариации 12 %, а вниз по профилю в слое 20-40 см они снижаются. Поскольку показатели биологической активности верхнего слоя почвы высокие и гидротермические условия благоприятные, то наблюдается повышенное количество N-NO₃ в слое 0-20 см.

Обратимся к таблице 3, где даны статистические показатели содержания нитратного азота (N-NO₃) в эмбриоземах различных типов на молодых отвалах (существуют около 5 лет) вскрышных пород.

Таблица 3. Статистические показатели содержания нитратного азота (N-NO₃) в эмбриоземах различных типов на молодых отвалах Восточно-Бейского угольного разреза, мг/кг

Результаты исследования (табл.3) показывают, что на молодых отвалах в эмбриоземе органо-аккумулятивном содержание нитратного азота очень низкое и вниз по профилю оно еще больше снижается. Это обусловлено тем, что на молодых отвалах органо-аккумулятивные горизонты практически не сформированы, а значит, обладают низкой биологической продуктивностью. Здесь произрастает мало растений, поэтому содержание нитратного азота отмечено в меньших количествах. Следовательно, потенциальные возможности к нитратонакоплению в слое 0-20 см в связи с высокими запасами органического вещества выше, чем в слое 20-40 см.

Рассмотрим динамику нитратного азота по годам (рис.1-3).

Рис.1. Динамика нитратного азота эмбриоземов различных типов на молодых отвалах вскрышных пород Восточно-Бейского угольного разреза Хакасии

Рис.2. Динамика нитратного азота эмбриоземов различных типов на средневозрастных отвалах вскрышных пород Восточно-Бейского угольного разреза Хакасии

Рис.3. Динамика нитратного азота эмбриоземов различных типов на старых отвалах вскрышных пород Восточно-Бейского угольного разреза Хакасии

Исследования показали, что на средневозрастных отвалах (рис.2) содержание нитратного азота несколько выше, чем на молодых отвалах (рис.3). Наблюдается небольшое увеличение его содержания к 2011 году.

При этом зафиксированные в 2004 году показатели нитратного азота во всех изученных типах эмбриоземов в слое 0-20 см практически одинаковы с показателями 2011 года. В слое 20-40 см в 2004 году содержание нитратного азота меньше, чем в 2011 году.

Вниз по профилю содержание нитратного азота во всех типах эмбриоземов снижается. Надо полагать, это связано с произрастающей растительностью, степенью увлажнения этих почв, рельефом местности, породами, а также с биологической активностью этих почв.

Многие исследователи считают, что динамика нитратного азота в определенной степени характеризует плодородие почв. Содержание нитратного азота в изучаемых почвах неодинаково. Оно зависит от ряда факторов: характера растительности, условий увлажнения, запасов гумуса и общего азота, вида обработки почвы, применения удобрений, интенсивности биологических процессов, что подтверждают работы многих авторов [Кочергин, 1968; Кочегарова, 1976; Кондратьева, 1978; Славнина, 1978; Крупкин и др., 1990; Мальцев, 2000 и др.]. Особенность изучаемых почв состоит в том, что они определенно отличаются по способности накапливать нитратный азот.

Литература