WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Pages:   || 2 |

«Экологические аспекты почвообразования на лссовых породах ...»

-- [ Страница 1 ] --

УДК 574 : 631.48

На правах рукописи

ЕЛИКБАЕВ БАХЫТЖАН КОШКИНБАЕВИЧ

Экологические аспекты почвообразования на лссовых породах

03.00.16 – экология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора биологических наук

Республика Казахстан Алматы, 2010

Работа выполнена в Казахском национальном аграрном университете Научные консультанты: доктор биологических наук, профессор Саданов А.К.

доктор биологических наук, профессор Тазабекова Е.Т.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор.

Мирзадинов Р.А.

доктор биологических наук, профессор Дженбаев Б.М.

доктор биологических наук, профессор Ашимов К.С.

Ведущая организация: Казахский национальный университет им. аль-Фараби

Защита состоится 10 декабря 2010 г. в 14.00 час. на заседании объединенного диссертационного совета ОД 53.24.01 при РГП «Институт микробиологии и вирусологии» Комитета науки Министерства образования и науки РК по адресу: 050010, г. Алматы, ул. Богенбай батыра,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГП «Институт микробиологии и вирусологии» Комитета науки Министерства образования и науки Республики Казахстан Автореферат разослан «09» ноября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор биологических наук Бекмаханова Н.Е.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Важнейшим компонентом биосферы является почвенный покров Земли. Педосфера обеспечивает существование биоразнообразия видов, экосистем и ландшафтов. Сукцессии экосистем и почвообразование тесно связаны с развитием биосферы.

К деградации почв приводят многочисленные причины и на Земле разной степени деградации подвержены около 2 млрд. га почв, что приблизительно составляет 15 процентов от поверхности суши Земли. Поэтому, в начале XXI века, при возрастающей потребности в природных ресурсах и техногенезе, деградация почв приняла глобальные масштабы, особенно на предгорных равнинах юга и юго-востока Казахстана.

Лсс – наиболее распространенная почвообразующая порода. Площадь лсса и лссовидных отложений на нашей планете занимает около 4,2 млн. км или занимает 3,3% всей поверхности суши. Лссы и лссовидные суглинки широко распространены в Северном Китае и Малой Азии, меньше их площадь в Западной Европе и США. В республиках Центральной Азии они распространены в Казахстане, Узбекистане и Киргизии; в Российской Федерации; на Украине и Молдове. К тому же лсс и лссовидные суглинки считаются сравнительно плодородными (по сравнению с другими) почвообразующими породами, на них формируются черноземы, каштановые почвы и сероземы. Лссовые почвы сильнее всех подвержены эрозии. Почвы, сформированные на лссовых породах, все чаще полностью уничтожаются по техногенным причинам. Поэтому исследования, направленные на изучение проблемы восстановления антропогенно нарушенных почв, сформированных на лссовых породах, являются очень актуальными для Казахстана.

Цель работы: функционально-экологический анализ и индикация первичных сукцессий почвообразования на обнаженных лссовых породах.

Для реализации данной цели предусматривалось решение следующих задач:

оценка степени формирования климаксного фитоценоза в процессе сингенеза на лссовых породах;

оценка влияния экологических факторов на формирование фитоценоза в процессе почвообразования;

оценка валового химического, минералогического и механического состава лссовых пород в процессе сингенеза почв;

экологическая характеристика физических, химических, физикохимических свойств лссовых пород в процессе почвообразования;

индикация почвообразовательного процесса на лссовых породах;

оценка уровня депонирования углерода в процессе сингенеза лссовых пород и выявление экологических функций;

статистический анализ и моделирование почвообразовательного процесса на лссовых породах.

Научная новизна. Впервые в Казахстане проведен многолетний мониторинг сингенеза фитоценоза обнаженных лссовых пород предгорий юга и юго-востока Казахстана. Установлено, что под действием экологических факторов их фитоценоз достигает климаксного состояния в течение 14 – 15 лет.

В результате сингенеза редких растений (rare ruderal) сформирован злаково – разнотравный (heterograminae - heteroherbae ass) климаксовый фитоценоз. В процессе сингенетического почвообразования на лссовых породах наблюдается изменение морфологических признаков формирующейся почвы.

Длительно сохраняется их породный тип микростроения по микроморфологическим показателям.

В процессе сингенетического почвообразования на лссовых породах выявлены следующие почвенные процессы: вторичное оглинение‚ гумусонакопление, иллимеризация, выщелачивание. В климаксовом состоянии исследуемых почв в основном наблюдаются гумусонакопление и выщелачивание.

Индикация и системно-экологический анализ почвообразовательного процесса на лссовых породах дает основание отнести почвы, сформированные на них, к стадии «развивающаяся почва» (по В.О.Таргульяну, 1982).

Впервые установлено депонирование углерода в виде гумуса на лссовых породах и его зависимость от времени почвообразования и степени воздействия экологических факторов.

Установлено, что почва уже в начале своего развития начинает выполнять характерные для нее экологические биогеоценотические и литосферные функции.

Основные положения, выносимые на защиту:

формирование экосистемы лссовых пород в процессе почвенной сукцессии;

динамика состава, свойств и режимов лссовых пород в процессе сингенетического почвообразования;

изменение макро- и микроморфологии лссовых пород в процессе сингенетического почвообразования;

индикация почвообразовательного процесса на лссовых породах.

статистический анализ и модели почвообразовательных сукцессий на лссовых породах Теоретическая и практическая значимость. Результаты экологической оценки биоценоза и функционально – экологического анализа динамики свойств и режимов лссовых пород, а так же индикации и моделирования процессов почвообразования внесут определенный вклад в теорию сукцессий техногенно-нарушенных экосистем.

Полученные экспериментальные материалы могут быть использованы при разработке теоретических основ научно - обоснованных примов горнотехнической и биологической рекультивации антропогенно-нарушенных земель. Также они могут быть применены в учебном процессе в ВУЗ-ах при чтении лекций и проведении семинаров по дисциплинам: «Экология почв», «Охрана окружающей среды», «Общая экология», «Биогеоценология», «Мониторинг окружающей среды», «Генезис почв».

Личный вклад автора. Диссертационная работа представляет законченное научное исследование и в ее основу положены данные полевых и лабораторных исследований, выполненные автором при его активном участии в рамках финансируемых из республиканского бюджета научных проектов, зарегистрированных в КазНИИТИ государственными (номерами) № 0101РК00461 (02.01.02.12.Н12 «Почвообразование на мелиорированном лссе, оставленном в залежь при естественном его зарастании») и 0109РК (Ф0479: «Оценка экологического и функционального состояния реплантозема, сформированного на лссовых породах, для разработки научных основ эффективного восстановления почвенного плодородия предгорий юго-востока Казахстана»).

Автором непосредственно выполнено: разработка программных вопросов; постановка и проведение экспериментальных, а также лабораторных работ, наблюдений; получение эмпирического материала; анализ результатов;

статическая обработка количественных признаков и иллюстрированное оформление материала.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на Международных конференциях (Труды первой международной научнопрактической конференции «Современное состояние и проблемы экологии, биотехнологии и устойчивого развития». Алматы: КазНТУ, 2010., Сборник материалов международной научно-практической конференции на тему:

«Повышение конкурентоспособности сельскохозяйственного производства Казахстана: проблемы, пути решения» (18-19 октября 2007 года), Алматы, 2007, С. 111-113., Аграрлы ндірісті кластерлі-индустиалды дамыту: негізгі проблемалары мен перспективалы баыттары. Халыаралы ылымипрактикалы конференцианы материалдары. 3-кітап. Алматы аласы, маусым-1 шілде, Алматы.: Агроуниверситет, 2005., Проблемы экологии АПК и охрана окружающей среды. -Алматы, 2003. ISBN 9965-9165-8-66, Проблемы генезиса, плодородия, мелиорации, экологии почв, оценка земельных ресурсов.Алматы, «Тетис», 2002. С.302-305., Сб. «Состояние и рациональное использования почв Республики Казахстан». «Общество почвоведов Казахстана». МН-РК РК. Алматы, 1998, Проблемы экологии АПК и охраны окружающей среды. (Тезисы докладов международной конференции). Алматы, НИЦ «Бастау», 1997, Материалы международной научно- практической конференции молодых ученых и аспирантов. Алматы,1997), Materialy V miedzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji / Moderni vymozenosti vedy – 2010, Praha, 2010.

Публикации. По теме исследования опубликовано 37 работ. Из них в изданиях, рекомендованных ККСОН МОН РК - 19, в зарубежных – 5, индивидуально – 15.

Структура и объм работы. Диссертационная работа изложена на страницах компьютерной машинописи и состоит из введения, обзора литературы, характеристики природно-экологических условий почвообразования, объекта и методов исследования, экспериментальной части, заключения, списка использованной литературы, включающего наименований, в т.ч. 46 на иностранном языке. Работа иллюстрирована таблицами и 40 рисунками.

изученности проблемы) Приведен анализ отечественной и зарубежной литературы по следующим разделам: генезис и свойства лссовых пород; деградация и рекультивация земель; почвообразование и почвенная сукцессия; сукцессия фитоценозов;

сингенетическое почвообразование на лссовых породах.

ПРИРОДНО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ НА ЛЁССОВЫХ ПОРОДАХ ПРЕДГОРИЙ ЮГА И ЮГОВОСТОКА КАЗАХСТАНА

В главе дана подробная характеристика природно-экологических условий регионов исследования.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3 ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Объект исследования: техногенно-обнаженные лссовые породы предгорий юга и юго-востока Казахстана (Заилийский и Таласский Алатау). В результате сингенетического почвообразования из обнаженной лссовой породы сформировалась неполноразвитая (юная, молодая, слаборазвитая) почва. Такое определение неполноразвитых почв в старой классификации почв (1967-77) не полностью раскрывает суть антропогенно- сформированных почв. В новой почвенной классификации ФАО (WRB), учитывая возрастающее влияние человека на экосистему, выделяют группу почв (Set) – Антросолс (Anthrosols) и подгруппу (soil units) Антропик Регасолс (Anthropic Regosols), а по американской классификации (Soil Taxonomy) - Арентс Энтисол (Arents Entisol). В новой классификации почв России также учитывается глобальная роль антропогенных факторов. В связи с чем, внедряется новая систематика техногенных поверхностных образований (ТПО), которые относятся к группе квазиземов и подгруппе – реплантоземов. Последние очень близки по своим основным свойствам.

Таким образом, в начале закладки полевого опыта (1971, 1991 гг.) объект исследования (лссовая порода) был нами квалифицирован как почвопорода или почвогрунт. С учетом многочисленного экспериментального материала, накопленного в мировой почвенной литературе по ТПО, мы ввели дополнительное определение нашему объекту исследования – р е п ла н то зе м, который параллельно использовали для определения нашего объекта исследования.

Реализация поставленных цели и задач осуществлялась проведением многолетних полевых исследований (1991-2010 г.г.) на стационаре Казахского национального аграрного университета (КазНАУ) в Талгарском отделении учебно-опытной станции (УОС) «Агроуниверситет».

На этом стационаре в условиях модельного микроделяночного опыта изучали влияние биорекультивации на восстановление техногенно-нарушенных экосистем. Для этого использовались бетонированные делянки (размером кв.м. каждая), которые (весной 1991 г.) были заполнены техногеннообнаженной лссовой породой до глубины 60 см. Полная схема опыта включает 24 варианта. Повторность опыта – трехкратная. Для изучения сингенетического почвообразования на лссовых породах предгорий юго-востока Казахстана были отобраны следующие варианты опыта: 1) контроль (лссовая порода + ячмень); 2) фитоконтроль (лссовая порода + люцерна); 3) биогумус, 27 т/га (лссовая порода+27 т/га биогумуса); 4) лсс, заложенный в 1971 году; 5) А ест.

К3 (естественный профиль предгорной темно-каштановой почвы, заложенный в 1971 г.); 6) навоз, 60 т/га. Начиная с 1996 года, лссовая порода была оставлена в залежь. Локальный специфический почвенный мониторинг проведен по показателям сезонных, краткосрочных и долгосрочных изменений.

Одновременно, для сравнения, был выбран заросший лссовый карьер Шымкентского цементного завода, который, в соответствии с природной зональностью, принадлежит к эфемероидным низкотравным полусаваннам. На территории данного карьера были выделены участки, которые под влиянием естественной растительности, находились на начальных стадиях формирования молодых почв (22, 32, 41 год). Площадь данного карьера, (ныне сельхозугодий) составляет 120 га.

рекультивированных лссовых пород (реплантозема) предгорий юга и юговостока Казахстана; функционально–экологический анализ почвообразования и его индикация.

Методы исследования: При проведении экспериментальных работ использовались общепринятые методики экологических, физических, воднофизических, химических и физико-химических исследований. Отбор проб и химические анализы почв и растений проводились согласно ГОСТ 27262-87, ГОСТ 17.4.3.01-83, ГОСТ 17.4.4.02-84, ГОСТ 5180-84, ГОСТ 12536-76., ГОСТ 26423-85-ГОСТ 26428, ГОСТ 26483-ГОСТ 26490-85, ГОСТ 26950-86, ГОСТ 26261-84, ГОСТ 26107-84, ГОСТ 26205-91, ГОСТ 26213-91, ГОСТ 17.4.3.03-85, ИСО 8288-86, ГОСТ 3.02.035-98 от 10.04.1998. Полевые органолептические определения корректировались с применением современных оборудований и шаблонов (Munsell Soil Color Charts, Mascaro Profile Sampler, Geotechnical Gauge, LaMotte Soil Sampling Tube, Sand Grain Sizing Folder). Для таксономического анализа видового состава растений были использованы «Иллюстрированный определитель растений Казахстана» (1969, 1972), в 2 т.

Повторность определений трехкратная. Статистическая обработка экспериментального материала проведена по Б.А. Доспехову (1979) и Е.А.

Дмитриеву (1995).

4 ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ БИОЦЕНОЗА РЕПЛАНТОЗЕМА,

СФОРМИРОВАННОГО НА ЛЁССОВЫХ ПОРОДАХ

4.1 Фитоценоз Изучение растительных сообществ реплантозема в процессе сингенеза показало, что в формировании его фитоценоза принимают участие 40 видов растений из 15 семейств. Следует отметить, что в летний период по сравнению с весенним сроком наблюдается увеличение в 2 раза видовой насыщенности и видового обилия растений. Проективное покрытие фитоценоза на реплантоземе также уступало фитоценозу на тмно-каштановой почве. В 1998 году проектное покрытие фитоценоза на реплантоземе составляло примерно 50%, тогда как в 2004 году оно уже достигло 80 %, а в 2010 году – более 80%. При этом климаксовая злаково-разнотравная растительность естественного фитоценоза имела высоту растений от 7 до 120 см.

За 15лет (1996-2010 гг.) на лссовых породах происходили следующие сингенетические сукцессионные смены (рисунки 1-2): 0-2 года - редкие растения (rare ruderal) 3-5 лет - бурьянистая стадия (ruderaleherbae) 6-9 лет - злаково-бобовый c сорнотравьем (heterograminae – leguminosae et ruderaleherbae ass) предклимаксовый фитоценоз (Poa pratensis, Dactylus glomerata, Agropyron repens – Tripholium pratense, Melilotus alba et Euphorbia seguierana, Artemisia absinthum, Cihorium intybus et all) 10-13(14) лет злаково-бобовый (heterograminae – leguminosae) предклимаксовый фитоценоз (Poa pratensis, Dactylus glomerata, Agropyron repens – Tripholium pratense, Melilotus alba) 14(15) лет и далее - злаково – разнотравный (heterograminae heteroherbae ass) климаксовый фитоценоз (Poa pratensis, Dactylus glomerata, Agropyron repens – Tripholium pratense, Artemisia absinthum, Taraxacum officinale, Medicago sativa, Silaus besseri, Vicia crassa, Arctium leiospermum et all).

Рисунок 1 – Фитоценоз (ruderaleherbae) Рисунок 2 – Фитоценоз (heterograminae – лссовой породы (1998 г.) на варианте leguminosae) лссовой породы (2005 г.) на биомелиорации (27 т/га биогумуса) варианте биомелиорации (27т/га биогумуса) Наряду с количественным учетом произведено определение надземной и подземной биомассы растений реплантозема, оставленного в залежь. Максимум урожая сена за 18-38 лет установлен на вариантах А ест. К3 (9,89 т/га) и с Биогумус, 27 т/га (9,76 т/га). Динамика надземной биомассы фитоценоза в остальные периоды изучения зависела от вариантов, видов фитоценоза, климатических условий и стадии почвообразвания.

Шымкентский карьер, вследствие его близкого расположении к населенным пунктам, интенсивно используется как естественное пастбище. В связи с этим, восстановление травостоя идет медленно. Значительную площадь занимает сорнотравно-эфемеровый (ruderaleherbae - ephemerae) субклимаксовый фитоценоз (Centaurea squarrosa, Onopordum acanthium, Bromus tectorum, Aegilops cylindrica, Taeniatherum crinitum, Eremopyrum orientale, Poa bulbosa). Кроме того, широко распространены жантаково-эфемеровые сообщества (alhagae – ephemerae).

Химический анализ растений выявил, что большим накаплением кадмия характеризуютсятся Ambrosia artemisiifolia, Achillea millefolium, Setaria pumila, Euphorbia helioscopia, Artemisia absinthium; никеля – Agropyron repens, Ambrosia artemisiifolia, Avena fatua, Setaria pumila.; Agropyron repens, Lathyrus tuberosus, Avena fatua, Achillea millefolium, Setaria sp., Cichorium intybus, Artemisia absinthium; хрома –Lathyrus tuberosus, Achillea millefolium, Setaria pumila, Matricaria inodora, Cichorium intybus и особенно Artemisia absinthium; железа – Setaria pumila, Ambrosia artemisiifolia, Agropyron repens, Lathyrus tuberosus, Trifolium pratense, Matricaria inodora и Cichorium intybus; кобальта –Achillea millefolium, Setaria pumila, Cichorium intybus и Agropyron repens.

Видовой состав мезофауны реплантозема более бедный, по сравнению с климаксовой почвой. При исследовании были обнаружены такие группы почвенных животных, как черви дождевые (Lumbricus terrestris), семейства черви дождевые (Lumbricidae); жуки (Coleoptera) семейств пластинчатоусые (Scarabaeidae), жужелицы (Carabidae) и чернотелки (Tenebrionidae).

Доминирующую позицию при этом занимало семейство Lumbricidae, расселеное на всех вариантах опыта. При малом разнообразии почвенной мезофауны на всех вариантах реплантозема доминирующую позицию заняли дождевые черви, и их плотность увеличивается пропорционально длительности почвообразования.

4.3 Микробоценоз Высокая микробиологическая активность реплантозема наблюдается на вариантах внесения биогумуса и навоза, что подтверждается увеличением на этих вариантах содержания гумуса с хорошо выраженной микро – и макроагретностью.

Установлено положительное влияние экологических факторов на интенсивность и направленность микробиологической деятельности. Так, максимум обсемененности отмечен на варианте с внесением биогумуса ( т/га), а на фитоконтроле (лссовая порода + люцерна) численность всех изученных микроорганизмов была выше, по сравнению с контролем (лссовая порода + ячмень).

4.4 Ферментативная активность Лссовая порода характеризуется низкой ферментативной активностью и интенсивностью «дыхания». Естественный фитоценоз оказывает заметное активизирующее влияние на почвенные энзимы и микрофлору, о чем свидетельствует повышение активности гидролаз и оксидоредуктаз, а также интенсивности продуцирования углекислоты на фитоконтроле (лссовая порода + люцерна). Использованные в опыте биомелиоранты, по степени позитивного влияния на энзиматическую активность и «дыхание» реплантозема, располагаются в следующий убывающий ряд: биогумус (27 т/га) навоз ( т/га) естественная залежная растительность.

Установлено, что в процессе сингенетического почвообразования лссовая порода начинает выполнять биогеоценотические экологические функции как: жилище, механическая опора для живых организмов, депо семян;

обеспечение биопродуктивности.

5 МОНИТОРИНГ СОСТАВА, СВОЙСТВ И РЕЖИМОВ

РЕПЛАНТОЗЕМА, СФОРМИРОВАННОГО НА ЛЁССОВЫХ ПОРОДАХ

5.1 Химический, минералогический и механический состав Изучаемые лссовые породы по валовому химическому составу характеризуются преобладанием оксидов: кремния (55,24 %), алюминия (11, %), железа (2,85 %), затем идут оксиды кальция (10,3%), калия (2,5%), магния (2,26 %), натрия (1,86 %). Они так же малокарбонатны (7%), содержат P2O (0,14 %), оксид железа (II), марганец и титан.

Лссовые породы предгорий Заилийского Алатау обогащены оксидом кальция по сравнению с лссовой породой южного региона (Средняя Азия). А по сравнению с чистым лссом, содержание СаО в их рекультивированных аналогах уменьшилось на два процента, что можно объяснить как миграцией кальция в виде бикарбонатов вниз по профилю реплантозема, так и потреблением его травостоем залежи. В то время, как содержание оксида магния в них почти в два раза больше, чем в лссовых породах южного региона.. Содержание оксида калия в лссовых породах сравниваемых регионов колеблется в пределах 2,5-2,9%. Его оказалось меньше В типичном сероземе его содержание было меньше, чем в лссовой породе и составляло 1,87% Аналогичная картина наблюдалась и в условиях полевого опыта на лссовой породе при внесении биогумуса (2,25 %) и на контрольном варианте (2,33 %).

Содержание валового фосфора в лссовых породах изучаемых регионов было низким и составляло 0,12-0,14% Р2О5. Оно увеличивалось на 0,01-0,02% в рекультивированных вариантах лссовой породы, вследствие биогенной аккумуляции фосфора естественной растительностью.

Количество СО2 карбонатов в лссовых породах предгорий Таласского Алатау было выше (8-10%) по сравнению с их аналогами в предгорьях Заилийского Алатау (7%). Биомелиорация последних привела к снижению содержания углекислоты в них до 5-6%, что, очевидно, связано с миграцией (выщелачиванием) бикарбонатов кальция вниз по профилю реплантозема.

Основными источниками валовых химических элементов являются первичные и вторичные минералы почвы. Лссовая порода Талгарского опытного участка характеризуется следующим минералогическим составом (таблица 1).

Сравнительный анализ минералогического состава реплантозема и естественного профиля предгорной темно-каштановой почвы Заилийского Алатау (А ест. К3) показал меньше содержание в первых кварца, полевых шпатов, каолинитов, гематита, и, напротив, больше количество таких минералов, как смектит, амфибол и кальцит.

Таблица 1 – Минералогический состав лссовых пород в процессе почвообразования вторичные

CV CV CV

% ( 0-20 см) шпат Некоторое снижение числа песчаных частиц можно объяснить распадом зерен кальцита на бикарбонаты, с последующей их миграцией в нижние слои грунта. Наряду с карбонатами появляются молекулярные и аморфные формы кремнезема, которые также способны к вымыванию. Увеличение дисперсных частиц происходит как путем механического раздробления крупнопылеватых фракций, так и в результате химического их разложения.

Следует отметить снижение карбонатности реплантозема по всем вариантам в результате процесса выщелачивания. Катион кальция карбонатов оказывает заметное влияние на образование в реплантоземе водопрочных агрегатов и на количество в нем поглощенного кальция. Реакция почвенного раствора по всем вариантам опыта слабощелочная, близкая к нейтральной (pH 7,7-7,8).

По результатам исследований 2009 года установлено, что в составе поглощенных оснований преобладает катион кальция. Данный факт свидетельствует о развитии процесса структурообразования в исследуемом реплантоземе, сформированном на лссовых породах Заилийского Алатау (рисунок 3). Наиболее высокие показатели емкости поглощения и содержания кальция в составе поглощенных оснований установлены на вариантах А ест.К 3, Лсс с 1971г., Фитоконтроль, Биогумус, 27 т/га. Это подтверждает главенствующую роль фактора времени и рекультивации в сингенетическом почвообразовании прослеживается Установлено постепенное увеличение емкости поглощения во времени. на изученных вариантах. Аналогичная закономерность по физико-химическим свойствам установлена и на реплантоземе, сформированном на лссовых породах предгорных равнин Таласского Алатау.

Рисунок 3 – Динамика состава поглощенных катионов лссовых пород в процессе почвообразования Реплантозем предгорий Заилийского Алатау отличается преобладанием лссовой фракции в его гранулометрическом составе (таблица 2). На данную фракцию приходится 50 % и более. Механический состав не рекультивированной лссовой породы Заилийского Алатау отличается меньшим содержанием физической глины и илистой фракции по сравнению с гранулометрическим составом зональной предгорной темно-каштановой почвы (рисунок 4). Приемы биологической рекультивации способствовали увеличению данной фракции механического состава на 0,7-3,6%. в слое 0-10 см реплантозема. Утяжеление его механического состава происходит в результате неосиаллитизации. Так, содержание физической глины в лссовой породе в стадии «0-момент почвообразования» составляло 32,8%, возрастая за 18 лет до 37,39% - при внесении биогумуса (27 т/га), и за 38 лет - до 38,9% на варианте с лссовой породой, заложенной в 1971 году.

Аналогичная зависимость во времени наблюдается и по содержанию мелкой пыли. В то время, как содержание крупной пыли, наоборот, – уменьшается. Наименьшее е количество установлено в зональной предгорной темно-каштановой почве. Содержание средней пыли в реплантоземе было практически одинаковым по всем вариантам биомелиорации. Увеличение содержания физической глины по хроноряду наблюдается и в лссовой породе из заросшего карьера Шымкентского цементного завода.

Таблица 2 – Динамика механического состава лссовых пород в процессе почвообразования Варианты, разрезы Глубина, Содержание фракций в % на абсолютно 0,01, карьера (0-момент) (38 лет почвообразования) карьера Шымкентского кирпичного завода Шымкентского цементного завода (41 год почвообразования) Шымкентского цементного завода ( года почвообразования) Шымкентского цементного завода (22года почвообразования) южный (целина) 16% Рисунок 4 - Динамика механического состава лссовых пород в процессе почвообразования 5.2 Гумусное состояние В условиях микроделяночного опыта на свежеобнаженной лссовой породе предгорий Заилийского Алатау содержание общего гумуса составляло 0,24 %. Через 3 года на всех вариантах рекультивации е (в 0-10 см) было установлено увеличение содержания общего гумуса. По истечении 38 лет почвообразования на варианте с лссовой породой, заложенной в 1971году, оно увеличилось до 1,89 %, а на варианте с внесением биогумуса (27т/га) - до 1, %. Остальные варианты занимают промежуточное положение между этими вариантами. При большем поступлении органического углерода в лсс на варианте с внесением навоза (60 т/га) по сравнению с вариантом, где использовался биогумус (27 т/га), его депонирование в слое лссовых пород в виде гумуса было более эффективным на последнем. Так как биогумус по своим свойствам более эффективно активизирует заложенное в лссе потенциальное плодородие.

Депонирование углерода в виде гумуса более ярко выражено в первые три года после биомелиорации лссовой породы в сравнении с 18-летним периодом почвообразования За это время депонируется более половины углерода. Это объясняется тем, что в этот период на опытных участках вегетировала люцерна. Известно, что возделывание многолетних бобовых культур, особенно люцерны, благотворно влияет на гумусовое состояние почвы. Корневые и пожнивные остатки люцерны существенно увеличивают содержание гумуса в почве.

Таблица 3 - Динамика содержания общего гумуса в лссовых породах в процессе почвообразования Биогумус, 27 т/га (10-12 лет почвообразования) 1,17 ± 0, Лссовая порода, заложенная в 1971году. (38 лет 1,89 ± 1, Шымкентского кирпичного завода завода (22 года почвообразования) завода (41 год почвообразования) В Мировой практике обычно принято учитывать депонирование углерода в слое 0-30 см. В лссе из карьера содержалось определенное количество палепочвенного углерода (0,10-0,14%). На 18 год почвообразования в условиях биорекультивации лссовой породы (фитоконтроль) содержание углерода в слое 0-30см составляло 0,57% или 21,7 т - в пересчете на гектар (таблица 4).

При этом реальное депонирование составило 16,4 т/га. Этот показатель был выше на варианте с внесением биогумуса (21,4 т/га) и в лссовой породе, заложенной в 1971 году (24,6 т/га), что составило около 33 и 37% от количества депонированного углерода целинной темно-каштановой почвы. – соответственно. На варианте А ест. К3 было депонировано 70,1 т/га углерода.

Реальное депонирование углерода в лссовой породе из Шымкентского карьера доходит до 12,1т/га за 41 год почвообразования, что составляет около 70% от количества депонированного углерода целинной сероземной почвы.

почвообразования, т/га ( 0-30 см) лет) лет) лет) Шымкентского кирпичного завода Шымкентского цементного завода (41 год) обыкновенный южный (целина) Высокое содержание гумусовых веществ в составе органических удобрений снижает темпы их минерализации. Так как, при интенсивном земледелии усиливается скорость минерализации органического вещества и снижается коэффициент его гумификации. Поэтому внесение в почву готового гумифицированного материала имеет важное значение, ибо при этом достигается быстрое увеличение содержания гумуса в почве и улучшается его качественный состав.

В условиях нашего опыта, начиная 2002-2009гг., наблюдается некоторое увеличение темпов гумусообразования на рекультивируемой лссовой породе в связи с формированием более сложного залежного растительного покрова и преобладанием в нем злаково-бобовых, а в последствии злаково-разнотравной ассоциации. Наиболее выражены процессы гумусообразования в исследуемом объекте на вариантах с внесением биогумуса в норме 27 т/га и лссовой породы, заложенной в 1971году. Содержание общего гумуса на этих вариантах в слое 0-10 см составляет 1,84% и 1,89% - соответственно. Эти данные свидетельствуют об эффективном влиянии нетрадиционного органического удобрения (биогумуса) на накопление гумуса – с одной стороны и фактора времени – с другой стороны. Содержание гумуса на этих вариантах выше на 24чем на фитоконтроле (лссовая порода + люцерна) и контроле (лссовая порода + ячмень) – соответственно. Наблюдается снижение содержания гумуса по профилю реплантозема и дифференциация его почвенной толщи на слои (горизонты).

Ценность гумуса, интенсивность и направленность почвообразования определяется соотношением гуминовых и фульвокислот (Сгк/Сфк).

Первоначально в лссовой породе из карьера Сгк/Сфк составляло 0,26 (рисунки 5 и 6), а доля негидролизуемого остатка достигала 23,0%. Через 3 года почвообразования отношение Сгк/Сфк увеличилось до 0,41 - на фитоконтроле и до 0,31 - на варианте с внесением 27 т/га биогумуса. Одновременно на этих вариантах возрастает доля негидролизуемого остатка от 64,0 до 79,7%. Через лет почвообразования наблюдается увеличение отношения Сгк/Сфк до 0,94 на варианте Фитоконтроль (лсс + люцерна) и до 0,91 - на варианте с внесением биогумуса в норме 27 т/га. Содержание негидролизуемого остатка на этих вариантах составляло 67,4 и 72,3% - соответственно. Через 18 лет лет почвообразования наблюдается дальнейшее увеличение отношения Сгк/Сфк до 1,17 на варианте Фитоконтроль и до - 1,24 на варианте Биогумус 27 т/га, при одновременном уменьшении содержания негидролизуемого остатка до 63,5 и 63,2% - соответственно. Эти данные подтверждают общеизвестный факт, что для молодых стадий почвообразования характерны: большее содержание негидролизуемого остатка, а так же низкое значение отношения Сгк/Сфк при резком снижении количества общего гумуса в нижних горизонтах почвы. На более зрелых стадиях почвообразования усиливается процесс гумификации полуразложившегося органического материала на фоне большего продуцирования гуминовых кислот.

В исследуемом реплантоземе по вариантам опыта установлены колебания содержания негидролизируемого остатка гуминовой кислоты в пределах 76что свидетельствует о некотором возрастании в молекуле гуминовой кислоты доли ароматического ядра (бензол) и снижении количества периферических алифатических (жиры, углеводы) цепей. В слое 10-20 см доля негидролизуемого остатка на всех вариантах биорекультивации уменьшается в разной степени.

Гумусовое состояние реплантозема из заросшего карьера Шымкентского цементного завода также находится в зависимости от фактора времени.

Свежеобнаженный лсс Шымкентского цементного завода содержит 0,17% гумуса. В лссовой породе разновозрастно заросшего растительностью карьера Шымкентского цементного завода (22, 31 и 41 год) содержание гумуса увеличилось соответственно на 0,94; 1,02 и 1,2%. В групповом составе гумуса преобладают фульвокислоты, доля, которых также постепенно снижается.

Процентное содержание негидролизуемого остатка в составе гумуса Шымкентских реплантоземов меньше, чем в Талгарских аналогах.

Биогумус, 27 т/га (18 лет) Биогумус, 27 т/га (10-12 лет) Биогумус, 27 т/гас (3 года) Лёсс из карьера (0-момент) Гуминовая кислота, % от общего гумуса Фульво- кислоты, % от общего гумуса Негидролиз. остаток, % от общего гумуса Рисунок 5 - Изменение состава гумуса лссовых пород в процессе почвообразования Лёсс с 1971 года (38 лет) Биогумус 27 т/га (18 лет) Фитоконтроль (18 лет) Биогумус 27 т/га (10-12 лет) Фитоконтроль (10-12 лет) Биогумус 27 т/га (3 года) Фитоконтроль (3 года) Лёсс с карьеры (0-момент) Рисунок 6 - Отношение Сгк/Сфк в лссовых породах в процессе почвообразования Первоначально лссовые породы содержат лишь сотые доли общего гумуса.

Содержание негидролизуемого остатка в гумусе Талгарских и Шымкентских лссовых пород находится примерно на одном уровне и составляет 23 и 18% соответственно. Это обусловлено относительно низким содержанием органического вещества на данной глубине, которое в основном представлено лабильными фульвокислотами (63 и 72% соответственно) и микробным белком.

Таким образом, анализ гумусового состояния реплантозема показал, что совместное влияние природно-экологических (климат, биота, почвообразующие породы, рельеф, время) и антропогенных факторов почвообразования (биогумус, навоз, фитомелиорант), приводит к выраженному накоплению в нм органического вещества гуматного типа. Наиболее активно процессы гумусонакопления протекают в верхней части гумусового горизонта реплантозема, что связано с характером поступления и минерализацией растительных остатков в нм. Время (длительность почвообразования), из всех изучаемых экологических факторов, играет основную роль в изменении количественного и качественного состава гумуса рекультивированной лссовой породы.

5.3 Физические свойства В результате сингенетического почвообразования наблюдается некоторое уменьшение удельной массы реплантозема, что связано с появлением в его валовом составе органического углерода. Также, активно образуются водопрочные агрегаты. Количество этих агрегатов на варианте «А ест. К3»

составляет 45,6 %. Наибольшее количество водопрочных агрегатов (28,9%) в условиях нашего стационарного опыта установлено в лссовой породе, заложенной в 1971 году. За ним в убывающем порядке следуют варианты «Биогумус, 27 т/га» (18 лет) - 25,4 %) «Биогумус, 27 т/га» (10-12 лет) - 23,9 % «Биогумус 27 т/га» (3 года) - 22,7 % «Фитоконтроль» (3 года) - 19,7 % «Фитоконтроль» (18 лет) - 18,0 % «Фитоконтроль» (10-12 лет) - 16,0 %.

5.4 Динамика биогенных элементов Потенциальное плодородие почвы, наряду с гумусом, оценивается по содержанию общего азота. В условиях Талгарского полевого стационара в предгорьях Заилийского Алатау его содержание в лссовой породе варианта с естественным профилем предгорной темно-каштановой почвы (Аест.К3) составляет 0,245% N Максимальное количество общего азота было установлено на варианте с лссом, заложенным в 1971 г. (0,129% N,) что составляет 53% от содержания азота на варианте А ест. К3 (рисунок 7) Варианты биомелиорации, заложенные в 1991 году (навоз,60 т/га; фитоконтроль (лссовая порода + люцерна)), содержат меньше общего азота по сравнению с отмеченными вариантами (0,101% и 0,092% N-соответственно). В исходной лссовой породе (до биорекультивации) содержание общего азота было 0,014%. Через 3 года почвообразования содержание общего азота в ней увеличилось. и составило 0,045; 0,065; 0,084% на вариантах фитоконтроль, навоз (60 т/га), биогумус ( т/га)– соответственно. Внесение биогумуса в норме 27 т/га способствовало шестикратному увеличению содержания общего азота в реплантоземе по сравнению с исходной лссовой породой, а по сравнению с фитоконтролем - на 87%. В лссовой породе при зарастанием естественной растительностью (13- лет залежи) содержание общего азота в слое 0-10 см составило 0,076 – 0,084%.

Важным показателем качества органического вещества является отношение C:N. Накопление азота происходит синхронно накоплению гумусовых веществ. Полученные данные (рисунок 8) свидетельствуют о том, что в изучаемых реплантоземах процессы гумификации по своей генетической сущности соответствуют зональным: соотношение C:N находится в пределах 7,8-10,0.

Содержание валовых и подвижных биогенных элементов показывает, что наилучшие условия питания для растений создаются на вариантах с лссои, заложенным в 1971 году и с внесением биогумуса в норме 27 т/га. Это является результатом процессов аккумуляции и депонирования в результате малого биологического круговорота веществ. Аналогичная закономерность по содержанию питательных элементов установлена в реплантоземах, сформированных на лссовых породах предгорных равнин Таласского Алатау.

Биогумус, 27 т/га (18 лет) Фитоконтроль (18 лет) Биогумус, 27 т/га (10-12 лет) Навоз, 60 т/га (10-12 лет) Фитоконтроль (10-12 лет) Биогумус, 27 т/га (3 года) Фитоконтроль (3 года) Лёсс из карьера (0-момент) Рисунок 7 - Изменение содержание общего азота в лссовых породах в процессе почвообразования Лёсс с 1971 года (38 лет) Биогумус, 27 т/га (18 лет) Фитоконтроль (18 лет) Биогумус, 27 т/га (10-12 лет) Фитоконтроль (10-12лет) Биогумус, 27 т/га (3 года) Фитоконтроль (3 года) Лёсс из карьера (0-момент) Рисунок 8 - Отношение углерода к азоту (С:N) лссовых пород в процессе почвообразования Таким образом, оценка состава, свойств и режимов лссовых пород свидетельствует, что они в процессе почвообразования выполняют следующие экологические функции:

- биогеоценотические (источник и депо элементов питания, влаги, энергии; регуляция состава, структуры; аккумуляция и трансформация энергии и веществ; обеспечение почвенного плодородия);

- литосферные (биохимические преобразования верхних слоев литосферы; источник веществ для образования минералов и пород; передача аккумулированной солнечной энергии в нижние слои; защита литосферы от эрозии).

- участие в малом биологическом круговороте; аккумуляция и депонирование биогенных элементов.

6 ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ НА

ЛЁССОВЫХ ПОРОДАХ

Почвообразовательный процесс состоит из сложного комплекса взаимодействующих друг с другом, часто противоположно направленных элементарных явлений. Сочетание почвенных элементарных процессов создает разнообразие почв.

За истекшие 40 лет на вариантах, заполненных лссовыми породами, и оставленных в залежь, произошли сингенетические сукцессии травостоя от редкой растительности до климаксного фитоценоза. Реплантоземы, сформированные на изучаемых вариантах, обладают высокой биологической активностью и способны накапливать питательные элементы в достаточных количествах для роста и развития растений. Уже с первых стадий сингенетической сукцессии почвообразовательные процессы в техногенных экосистемах оказываются под функциональным контролем характерных для зоны их расположения доминантных сообществ живых организмов, которые контролируют явления биосинтеза, биогенной аккумуляции химических элементов, гумификации и минерализации органических веществ. В силу этих обстоятельств, формирующиеся на исследуемых вариантах молодые почвы по своему вещественному составу, облику и основным свойствам приближаются к зональным. Стабилизация их профиля во времени происходит достаточно быстро.

6.1 Макроморфология Макроморфологические признаки реплантозема определены в 2009 году.

Ниже приводим их описание. Лссовые породы на всех изучаемых вариантах бурно вскипают от HCI по всему профилю. Первоначально цвет лсса по шкале Mansell Soil Color Charts был близок 5YR 8/2-8/3 (рисунки 9 и 10).

0-7 см Темновато – серовато – палевый (5YR 6/2), свежий, средний пронизан корнями растений и ходами почвенной фауны;

7-50 см Палевый, свежий, средний суглинок; плотнее предыдущего;

Фитоконтроль (лссовая порода + люцерна) Темновато – серовато – палевый (5YR 6/1); свежий, средний 0-8см пронизан корнями растений и ходами почвенной фауны;

Палевый, свежий, средний суглинок; плотнее предыдущего;

8-50см пылеватый; редко пронизан корнями; встречаются карбонатные 0-9 см Темновато-серо-палевый, свежий (5YR 6/1-5/1); средний суглинок; рыхловато - уплотненный; комковато-пылеватый;

пронизан корнями растений и ходами почвенной фауны;

переход постепенный по цвету и плотности.

Палевый свежий, средний суглинок; плотнее предыдущего;

9-50см пылеватый; пронизан корнями; встречаются карбонатные новообразования диаметром 3мм.

Темно-палевый; свежий (5YR 6/1-5/2); средний суглинок;

0-12см рыхлый; комковато-пылеватый; пронизан корнями растений и ходами почвенной фауны; переход заметный по цвету и Светлее предыдущего; свежий, средний суглинок;

12-23см несколько уплотнен; комковато-пылеватый; редко пронизан корнями растений; переход заметный.

Палевый; немного влажнее предыдущего; средний 23-50см суглинок; плотнее предыдущего; пылеватый; новообразования Аест.К3 (естественный профиль целинной предгорной Темно-серый (5YR 4/1) суглинок; свежий, рыхлый, комковатосм пылевато-зернистый; с корнями растений; переход по цвету и Темно-серый с буроватым оттенком тяжелый суглинок;

23- свежий; слабоуплотненный; комковато-мелкоореховатый; с редкими корнями растений; переход по цвету и плотности Буроватый, свежий, тяжелый суглинок; уплотненный;

43комковато-призматической структуры; единичные корни растений; бурно вскипает от соляной кислоты; переход по Рисунок 9 –Профиль лссовых пород предгорий Заилийского Алатау в процессе почвообразования Рисунок 10 – Изменение окраски лссовых пород предгорий Заилийского Алатау в процессе почвообразования 6.2. Микроморфология Микроморфологические исследования на лссовых породах предгорий Заилийского Алатау в условиях мелкоделяночного опыта по вариантам контроль, фитоконтроль, биогумус, 27 т/га показали, что преобразование «породных» признаков микростроения в «почвенные» выражено в них неодинаково. Так в вариантах «контроль», «Фитоконтроль» породные признаки не только сохраняются, но являются основными. Однако на отдельных участках наблюдается проявление признаков почвообразовательного процесса:

присутствие растительных остатков в разной степени разложения и деятельность почвенных беспозвоночных ( в том числе дождевых червей) в образовании агрегатной структуры и гумификации растительных остатков.

Видимым результатом переработки почвенной фауной растительных остатков являются их экскременты-выбросы, которые содержатся в том или ином количестве на трех отмеченных выше вариантах. При внесении биогумуса в норме 27т/га и в лссовой породе, заложенной в 1971году, «почвенные»

признаки микростроения выражены несколько сильнее. Появились микроучастки, состоящие из первичных почвенных агрегатов; присутствуют в большом количестве растительные остатки разной стадии разложения и коллоидно-дисперсный гумус светло-бурого цвета; наблюдается активная деятельность беспозвоночных. На варианте «Лсс с 1971г» отмечаются начальные признаки степного типа почвообразования, проявляющиеся в малом содержании полуразложившихся растительных остатков, преобладании свежих корешков и гумифицированных форм, образовании коллидно-дисперсного гумуса и активной деятельности почвенной фауны и, в первую очередь, дождевых червей.

Таким образом, микроморфологические исследования свежеобнаженного лсса и лссовых пород, находящихся на дневной поверхности с годов, показали, что породный тип микростроения сохраняется достаточно длительное время и является основным.

6.3 Индикация и функционально-экологический анализ почвообразования на лссовых породах Изменение динамичных свойств почвы во времени называется развитием, результатом которого являются количественные показатели процессов и явлений. Саморазвитию почв способствует сукцессия биоценоза‚ где основной движущей силой является борьба за существование.

Полученные данные свидетельствуют о количественных и качественных изменениях условий и элементов плодородия реплантозема в сторону их улучшения. Увеличивается содержание физической глины в результате неосиаллитизации от 32,8% в 0-моменте почвообразования до 38,9% за 38 лет почвообразования.

Лссовая порода, выходя на дневную поверхность, в результате обнажения, ускоренно выветривается. Различные по гранулометрическому составу минералы обладают близким химическим составом фракций одной и той же крупности. Основная часть массы лссовых пород в древности была в составе погребенных палеопочв in situ & ex situ. Эти агрегаты образовались в погребенных палеопочвах под действием силы тяжести и в условиях недостаточного количества кислорода, а также седиментации. Созданные в этих условиях цементирующие вещества непрочно закрепляют пылеватые и иловатые частицы лсса. Этот факт подтверждает, что в обнажившемся лссе и реплантоземе со временем уменьшаются FeO, CaO, CO2, SO3. В данном случае большую роль играет фактор времени, чем антропогенное воздействие.

Многие ученые придерживаются мнения об эоловом происхождении лссов и лссовых пород Средней Азии и Южного Казахстана. In situ & ex situ лссы образуются в результате аккумулирования местных и привнесенных пылеватых веществ. С давних пор известно о пыльных городах и присутствии большого количества пыли в воздухе Центральной Азии. Именно они свидетельствуют о постоянном и не прекращающемся лссообразовании в этих регионах. Масштабы и мощность его во много раз превосходят их европейские аналоги. Эти процес способствует более быстрому погребению свежим лссом Центральноазиатских почв. В результате почвообразовательный процесс редко доходит до равновесного функционирования (климаксное состояние) в классическом понимании. Скорость почвообразования не намного превосходит темпы лссобразования с одной стороны и эрозии почв с другой. Следует также подчеркнуть, что почвы, сформированные на лссовых породах, более подвержены эрозии, часть которых участвует в цикле повторного лссообразования. Поэтому профиль Центральноазиатских почв, сформированных на лссовых породах, менее дифференцирован на горизонты по сравнению с их аналогами, сформированными на других почвообразующих породах.

Почвообразовательный процесс на лссовых породах происходит более быстрыми темпами. За 18 лет почвообразования содержание гумуса увеличилось с 0,24 до 1,84% или в 7,7 раз. В составе гумуса уменьшилась доля негидролизуемого остатка (до 59,6%), а в составе собственно гумусовых веществ гуминовые кислоты начали преобладать над фульвокислотами (1,17За 38 лет сумма поглощенных оснований увеличилось на 48,9%, а за лет – на 48,6%. Кроме того, улучшились такие важные показатели плодородия, как содержание валового азота (в 9,2 раза) и подвижных форм питательных веществ. Содержание гидролизуемого азота и обменного калия повысилось 2,5раза, и почти на 73% увеличилось содержание подвижного фосфора. Так как лсс как палеопочвенный субстрат обладает педопамятью, в благоприятный для него период на нем более ускоренно образуется почва; мобилизуются биогенные элементы. Однако эти изменения еще не столь значительны, и вновь образованные почвы по всем основным свойствам еще далеки от зрелости.

На основе анализа полученных экспериментальных данных в процессе почвообразования на лессовых породах выявлены следующие элементарные почвенные процессы и под процессы (рисунок 11):

1. вторичное оглинение (неосиаллитизация);

2. гумусонакопление фульватно-гуматного типа;

3. Иллимеризация;

4. Выщелачивание - вымывание карбоната вниз по профилю.

В результате антропогенного почвообразования и развития этих процессов в лссовых породах предгорий юго-востока Казахстана сформировался слабодифференцированный почвенный профиль с аккумулятивно-слабоэлювиально-иллювиальным типом распределения в нем веществ. Он характеризуется низкой обеспеченностью гумусом и средним содержанием питательных веществ.

По интенсивности почвообразования (И.С.Кауричев, Н.П.Панов, Н.Н.Розов и др., 1989), реплантозем находится в стадии формирования - в фазе ускоренного развития. Это значит, что процесс почвообразования в реплантоземе протекает в ускоренном темпе. Этому способствовала активная производственная деятельность человека (антропогенный фактор). В результате антропогенного вмешательства для ускоренного развития почвы был количественно - качественно изменен состав материнской породы и привнесены биогенные элементы, а также энергия.

По В.О. Таргульяну (1982) развитие почв находится в периоде 4 «стадия развивающейся почвы», когда опережающее развитие биоценоза «ведет» к развитию почвы, дальнейшему росту почвы вглубь, дифференциации на горизонты. Длительность данной стадии почвообразования в естественных условиях зависит от биоклиматических, фитоценотических условий и составляет от 50-300 до 500-1500 лет. Наблюдается существенное ускорение почвообразовательного процесса на относительно плодородных лссовых породах в условиях антропогенного вмешательства Изменение свойств реплантозема по вариантам опыта произошло в результате различной интенсивности генетических почвообразовательных процессов‚ а так же степени развития морфопризнаков и продуктивности согласно доз и вида вносимых мелиорантов, а также времени заложения вариантов опыта.

В результате почвообразования на лссовых породах депонировано определенное количество углерода, концентрация которых зависит от степени воздействия антропогенного фактора, длительности почвообразования, климата и географического расположения объектов исследования. В реплантоземе, расположенном в условиях опыта в предгорьях Заилийском Алатау, за 18- лет почвообразования в слое 0-30 см депонировано от 16,4 до 24,6 т/га углерода. В лссовых породах Шымкентского рекультивированного карьера в слое 0-30 см за 41 год было депонировано 12,1 т/га углерода. Малый биологический круговорот углерода предполагает превращение растениями в процессе фотосинтеза СО2 атмосферы в органические вещества с последующим и сложным преобразованием их до гумусовых веществ и многократной промежуточной минерализацией.

В условиях нашего опыта на реплантоземе предгорий Заилийского Алатау обогащение атмосферы кислородом подтверждают факты долговременной фиксации СО2 от 44,4 до 90,2 т/га, а так же его расщепления до О2 - от 32,3 до 65,6 т/га (таблица 5).

По данным М.Панина (2008), в Казахстане выявлено 184,2 тыс. га нарушенных земель, на которых размещаются различные виды карьеров и земли других промышленных разработок. Если в этих землях в слое 0-30 см, в результате рекультивации, увеличить содержание углерода на 0,70%, то это приведет к депонированию 3,9 млн. тонн углерода, фиксированию 14,5 млн.

тонн СО2 и расщеплению 10,5 млн. тонн О2.

Рисунок 11 – Схема почвообразовательного процесса на лссовой породе Таблица 5 – Малый биологический круговорот углерода на лссовых породах в процессе почвообразования, т/га ( 0-30 см) лет) лет) кирпичного завода Шымкентского цементного завода ( год) южный (целина) В мировом масштабе разной степени деградации подвержены около млрд. га почв. Если бы человечество увеличило содержание гумуса в пахотном слое в этих земель на 1%, то это привело бы к депонированию 36,25 млрд. т углерода при фиксации 132,9 млрд. т СО2. В этом случае в атмосферу, в результате расщепления, высвободится 96,6 млрд. т О2. Более того, концентрация диоксида углерода в атмосфере снизится от 0,0380% (380 ppm) до 0,0354% (354 ppm), что приведет к снижению остроты проблемы глобального потепления.

7 СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И МОДЕЛИРОВАНИЕ

ЭКОЛОГИЧЕСКИХ АСПЕКТОВ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ НА

ЛЁССОВЫХ ПОРОДАХ

В лссовых породах на опытных делянках в условиях Заилийского и Таласского Алатау происходят активные процессы почвообразования ( X m X ) во времени.

Корреляционный анализ показал, что наиболее высокая связь наблюдается между макроморфологией и гумусом (0,94), гумусом и подвижным азотом (0,91), средняя связь - между гумусом и P2О5 (0,63) и низкая – между гумусом и К2О (0,39). Отрицательная высокая связь установлена между макроморфологией и негидролизуемым остатком (-0,8) в составе гумуса, гумусом и негидролизуемым остатком (-0,82).

Изучение связи между биомелиорантом и содержанием гумуса, физической глины, водопрочных агрегатов и подвижных форм питательных веществ, а также связи между качеством биогумуса и суммой поглощенных оснований показало: присутствие биомелиоранта имеет относительно среднюю связь с содержанием гумуса (rb = 0,4), суммой поглощенных оснований (rb = 0,53), водопрочных агрегатов (rb = 0,4), Р2О5 (rb = 0,4), а связь между содержанием физической глины, N и K2O и биомелиорантом очень низкая (rb = 0,01; 0,1; 0,1 соответственно).

Определение количественной зависимости между значениями переменных, осуществляемое с помощью регрессионного анализа показало, что условные средние рассматриваемых в опыте значений со временем в процессе почвообразования увеличиваются. Исключение составляют такие показатели, как C:N и негидролизуемый остаток.

Дисперсия процесса почвообразования, обусловленная влиянием возраста лссовых пород, оставленных в залежь, и внесенного в них биомелиоранта, составляет от общей дисперсии для макроморфологии 99%, гумуса 83%, Сгк/Сфк 93%, С:N – 86%, водопрочных агрегатов 90%, азота 96% и P2O5 84%. А такие свойства почвы, как удельная масса, объемная масса, физическая глина и содержание K2O в большей степени подвержены влиянию неучтенных в опыте факторов.

Анализ обобщенного уравнения по моделированию показал, что при оптимальных условиях почвообразования на лссовых породах процесс гумусообразования достигает примерно 4%. Следовательно, в течение примерно 650-700 лет под влиянием экологических факторов образуется климаксоподобная почва.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Важнейшим компонентом биосферы является почвенный покров Земли.

Педосфера обеспечивает биоразнообразие видов, экосистем и ландшафтов.

Сукцессии экосистем и почвообразование тесно связаны с развитием биосферы.

Почвы, сформированные на лссовых породах, являются самыми плодородными, но в то же время в большей степени, чем другие почвы, полностью уничтожаются под действием техногененеза.

Результаты полевых и лабораторных опытов, проведенных в период – 2010 гг. показали, что в процессе почвообразования на лссовых породах под действием экологических факторов сформирована предклимаксовая экосистема. Лссовая порода, с момента развития процесса почвообразования на ней, начинает выполнять характерные для почвы экологические функции:

биогеоценотические, литосферные и участие в малом биологическом круговороте.

На основании полученных результатов были сделаны следующие выводы:

1. На обнаженных лссовых породах предгорий юга и юго-востока Казахстана первичные сингенетические почвоформирующие сукцессии в течение 19 (39) лет сформировали предклимаксовую экосистему.

2. За 15 лет (1996-2010 гг.) на лссовых породах происходили следующие сингенетические сукцессионные смены: 0-2 года - редкие растения (rare ruderal) 3-5 лет - бурьянистая стадия (ruderaleherbae) 6-9 лет - злаково-бобовый c сорнотравьем (heterograminae – leguminosae et ruderaleherbae ass) предклимаксовый фитоценоз (Poa pratensis, Dactylus glomerata, Agropyron repens – Tripholium pratense, Melilotus alba et Euphorbia seguierana, Artemisia absinthum, Cihorium intybus et all) 10-13(14) лет - злаково-бобовый (heterograminae – leguminosae) предклимаксовый фитоценоз (Poa pratensis, Dactylus glomerata, Agropyron repens – Tripholium pratense, Melilotus alba) 14(15) лет и далее злаково – разнотравный (heterograminae - heteroherbae ass) климаксовый фитоценоз (Poa pratensis, Dactylus glomerata, Agropyron repens – Tripholium pratense, Artemisia absinthum, Taraxacum officinale, Medicago sativa, Silaus besseri, Vicia crassa, Arctium leiospermum et all).

4. Выявлено, что в результате сингенетического почвообразования увеличивается численность мезофауны, микроорганизмов, активизируется ферментативная активность и интенсивность «дыхания» рекультивированной лссовой породы (реплантозема). При малом разнообразии почвенных животных на всех вариантах реплантозема доминирующей группой явились дождевые черви и их доминирование возрастает с длительностью периода почвообразования.

5. На рекультивированных лссовых породах депонирование углерода в виде гумуса увеличивается прямо пропорционально длительности почвообразования на них и степени воздействия антропогенного фактора.

Время является основным фактором в изменении качественного состава гумуса.

6. В реплантоземе, сформированном в условиях стационарного опыта в предгорьях Заилийском Алатау, за 18 (38) лет почвообразования в слое 0-30 см депонировано 16,4-24,6 т/га углерода. В течение 41 года на лссовых породах рекультивированного карьера в слое 0-30 см было депонировано 12,1 т/га углерода. В целом, по двум объектам исследования (Талгарский стационар, карьер Шымкентского цементного завода) фиксировано от 44,4 до 90,2 т/га СО и расщеплено от 32,3 до 65,6 т/га О2.

7. В лссовых породах установлено значительное увеличение содержания валовых и подвижных форм биогенных элементов в результате антропогенно спровоцированной сингенетической сукцессии. Изменяется механический и минералогический состав реплантозема. Цвет лссовой породы за 39 лет изменился от палевого до темно-палевого (по шкале Манселя от 5YR 8/2 до 5YR 6/1 и более). Хотя, породный тип микростроения сохраняется достаточно длительное время и является основным.

8. Основными почвенными механизмами сингенетической сукцессии на лссовых породах являются следующие почвенные процессы: вторичное оглинение‚ гумусонакопление, иллимеризация и выщелачивание. В климаксовых почвах преобладают процессы гумусонакопления и выщелачивания.

9. Стадии достижения климакса почвой и растительностью асинхронны.

За 19 (39) лет почва еще не достигла заключительной климаксовой стадии в процессе сингенеза при достижении растительностью климаксоподобного состояния. Сформированные в условиях наших опытов реплантоземы можно отнести (по В.Таргульяну) к стадии развивающейся почвы. Опережающее развитие биоценоза «ведет» за собой развитие почвы, дальнейший рост почвы вглубь и дифференциацию на горизонты. Почва уже в начале своего развития начинает выполнять характерные для нее экологические функции:

биогеоценотические, литосферные и участие в малом биологическом круговороте биогенных элементов.

10. Анализ обобщенного уравнения по моделированию показал, что при оптимальных условиях почвообразования на лссовых породах процесс гумусообразования достигает примерно 4%. Следовательно, в течение 650- лет под влиянием экологических факторов образуется климаксоподобная почва.

Оценка полноты выполнения поставленных задач. Поставленные в работе задачи выполнены в полном объеме, проведены все намеченные полевые и лабораторные исследования и выполнен сравнительный анализ полученных результатов.

Рекомендации по конкретному использованию результатов исследований.

Полученные экспериментальные полевые и лабораторные материалы могут быть использованы при разработке теоретических основ научно обоснованных примов улучшения биологической рекультивации антропогенно-нарушенных земель и в учебном процессе в ВУЗ-ах.

Оценка научного уровня выполненной работы в сравнении с лучшими достижениями в данной области.

Представленная работа выполнена в рамках двух государственных и отраслевых научно- технических программ и соответствует международному научно-техническому уровню. Высокий уровень выполненной работы обеспечивается тем, что полученные результаты опубликованы в рейтинговых изданиях, трудах международной конференций, проведенных в Казахстане и дальнего зарубежья.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. ЕлікбаевБ.К., Тазабеков Т.Т., Елемесов Ж.Е.Жасартылан лсті механикалы жне жалпы химиялы рамындаы былыстар // Жаршы, №3, 1997, С.81-87.

2. ЕлікбаевБ.К., Елемесов Ж.Е., Мухаметкаримов К.М. Мелиорацияланан топыра-грунтты физикалы асиеттеріні згеруі // Жаршы, №4, 1997, С.84ЕликбаевБ.К. Изменение пищевого режима мелиорированного лсса и урожайность сельскохозяйственных культур // Материалы международной научно- практической конференции молодых ученых и аспирантов.

Алматы,1997, С.70-73.

4. Еликбаев Б.К. О первичном почвообразовательном процессе на мелиорированном лссе // Материалы международной научно- практической конференции молодых ученых и аспирантов. Алматы,1997, С.105-110.

5. ЕликбаевБ.К., Елемесов Ж.Е.Восстановление плодородия лсса, обнаженного при планировочных работах // Проблемы экологии АПК и охраны окружающей среды. (Тезисы докладов международной конференции). Алматы, НИЦ «Бастау», 1997, С.93-94.

6. Тазабеков T.T., Тазабекова E.T., Еликбаев Б.К. Ускорения почвообразования на лссе путем биомелиорации // Сб. «Состояние и рациональное использования почв Республики Казахстан». «Общество почвоведов почвоведов Казахстана». МН-РК РК. Алматы, 1998, С. 174-177.

7. Елікбаев Б.К., Тазабеков Т.Т.Биологиялы жасартылан лс кескіні морфологиясыны згерісі // Жаршы, изд. Бастау, №2, 1998, С.60-69.

8. Елемесов Ж.Е., Елікбаев Б.К. Фермерлік шаруа ожалыы саласында топыра нарлылыын сабан арылы арттыру // Научный журнал Казгосагру.- 1999, С.

31-35.

9. Тазабеков Т.Т., Тазабекова Е.Т. Еликбаев Б.К Диагностические показатели гумуса мелиорированного лсса // Проблемы генезиса, плодородия, мелиорации, экологии почв, оценка земельных ресурсов.- Алматы, «Тетис», 2002. С.302-305.

10. Тазабеков T.T., Тазабекова E.T., Еликбаев Б.К., Бочарников А.П. Видовой состав и биомасса травостоя на постмелиорированном лссе, оставленном в залежь // Ізденістер, Нтижелер-Исследования, результаты. Научный журнал, выпускаемый ежеквартально в КазНАУ, Алматы, 2002, №3, С. 19-24.

11. Еликбаев Б.К. Влияние фитомелиорантов на общие физические свойства и механический состав на постмелиорированном лссе, оставленном в залежь // Ізденістер, Нтижелер-Исследования, результаты. Научный журнал, выпускаемый ежеквартально в КазНАУ, Алматы, 2002, №4, С. 3-5.

12. Еликбаев Б.К., Тазабекова Е.Т., Кененбаев С.Б.Трансформация валового химического состава лсса в постмелиоративный период // Проблемы экологии АПК и охрана окружающей среды.-Алматы, 2003. С.88-94. ISBN 9965-9165-8Тазабеков T.T., Тазабекова E.T., Еликбаев Б.К. Гумусообразование и почвоактивность лсса в постиелиоративный период // Хабаршы - Вестник АГУ. Серия «Естественно-географические науки», №1(3), С.29-32.

14. Тазабеков Т.Т., Еликбаев Б.К., Елемесов Ж.Е., Сейтменбетова А.Т.

Изменение полевой влажности постмелиорированного лсса. // Исследования, результаты. - Алматы. 2003. №1. - С. 21-23.

15. Тазабекова Е.Т., Еликбаев Б.К., Сейтменбетова А.Т., Бочарников А.

Фитоценоз постмелиорированного лсса, оставленного в залежь. // Материалы 1-ой Международной конференции молодых ученых и аспирантов «Актуальные проблемы земледелия и растениеводства». - Алмалыбак. 2003. С. 14-15.

16. Еликбаев Б.К. Изменение гумусового состояния постмелиорированного лсса // Ізденістер, Нтижелер-Исследования, результаты. Научный журнал, выпускаемый ежеквартально в КазНАУ, Алматы, 2003, №2, С. 28-32.

17. Еликбаев Б.К., М.А.Сыбанбаева Биологическая активность лсса в постмелиоративный период // Вестник сельскохозяйственной науки Казахстана, 2005, №8, С.50-52.

18. Еликбаев Б.К. Микроморфология постмелиорированного лсса // Ізденістер, Нтижелер-Исследования, результаты. Научный журнал, выпускаемый ежеквартально в КазНАУ, Алматы, 2005, №3, кн.2, С. 164-167.

19. Еликбаев Б.К. Изменения состава и свойства постмелиорированного лсса // Ізденістер, Нтижелер-Исследования, результаты. Научный журнал, выпускаемый ежеквартально в КазНАУ, Алматы, 2005, №3, кн.2, С. 167-169.

20. Елікбаев Б.К. Постмелиоративті кезедегі лсті оректік режимі // Аграрлы ндірісті кластерлі-индустиалды дамыту: негізгі проблемалары мен перспективалы баыттары. Халыаралы ылыми-практикалы конференцианы материалдары. 3-кітап. Алматы аласы, 30 маусым-1 шілде, Алматы.: Агроуниверситет, 2005, С.23-25.

21. Еликбаев Б.К. Морфология почвопороды оставленного в залежь // азУ хабаршысы, Экология сериясы – Вестник КазНУ, серия экологическая, Алматы, 2005, № 2 (17), С. 20-23.

22. Еликбаев Б.К., Тазабеков T.T., Тазабекова E.T.Моделирование процессов почвообразования на лссе и темпы развития почвенных процессов по биологии первопочвы // азУ хабаршысы, Экология сериясы – Вестник КазНУ, серия экологическая, Алматы, 2005, № 2 (17), С. 55-59.

23. Елікбаев Б.К. ала маындаы алпына келтірілген жерлерді экологиялы жадайы // Ізденістер, Нтижелер-Исследования, результаты. Научный журнал, выпускаемый ежеквартально в КазНАУ, Алматы, 2006, №1, С. 282-286.

24. Елікбаев Б.К., Манапызы А. Алматы жне Шымкент алалары маындаы алпына келтірілген жерлерді экологиялы жадайы // Ізденістер, НтижелерИсследования, результаты. Научный журнал, выпускаемый ежеквартально в КазНАУ, Алматы, 2007, №2.

25. Еликбаев Б.К., Мамышов М., Сыбанбаева М. Изменения травостоя на постмелиорированном лссе при естественном его зарастании на юго-востоке Казахстана // Сборник материалов международной научно-практической сельскохозяйственного производства Казахстана: проблемы, пути решения»

(18-19 октября 2007 года), Алматы, 2007, С. 111-113.

26. Дйсенбеков Ж.С., Елікбаев Б.К., Дйсенбеков С.Л. «Теізшевройль» ЖШС «Теіз» кен орны аумаында карьерлермен блінген жерлерді айта алпына келтіру // Ізденістер, Нтижелер-Исследования, результаты. Научный журнал, выпускаемый ежеквартально в КазНАУ, Алматы, 2009, №2. С. 117-121.

27. Еликбаев Б.К. Гумусовое состояние реплантозема, сформированного на лссовых породах предгорий и предгорной равнине Заилийского, а также Таласского Алатау // Ізденіс – Поиск. Серия естественно-технических наук.

2010, №1. С.60-64.

28. Еликбаев Б.К. Морфологические признаки реплантозема, сформированного на лссовых породах предгорий Заилийского Алатау // Materialy V miedzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji / Moderni vymozenosti vedy – 2010, Praha: Publishing House “Education and Science” s.r.o. С.57-60.

29. Еликбаев Б.К. Изменения предела устойчивости реплантозема сформированных на лссовых породах // Materialy VI miedzynarodowej naukowipraktycznej konferencji / Strategiczne pytania swiatowej nauki - 2010, Przemysl:

Nauka I studia”, С. 44-46.

30. Еликбаев Б.К. Моделирование процессов почвообразования на лссе и темпы развития почвенных процессов по химии первопочвы // Материали за VI международна научна практична конференция. «Бъдещи изследвания - 2010», 17-25 февруари 2010. Том 13. Химия и химически технологии Екология География и геология Селско стопанство Ветеринарна наука, София «Бял ГРАД-БГ» ООД 2010. С.17-19.

31. Еликбаев Б.К. Физико-химические свойства и питательный режим реплантозема, сформированного на лссовых породах предгорий и предгорной равнине Заилийского и Таласского Алатау // Известия НАН РК. Серия биологическая и медицинская. 2010, №1, С.30-33.

32. Тазабекова Е.Т., Елікбаев Б.К. Жасартылан лссті жыныстардаы фитоценозды трлік рамы жне сукцессиялы згерістері // Вестник КазНПУ имени Абая. Серия «Естественно-географические науки» №1 (23), 2010, С.48-50.

33. Еликбаев Б.К. Изменения механического состава лссовых пород в результате почвообразования // Труды первой международной научнопрактической конференции «Современное состояние и проблемы инженерной экологии, биотехнологии и устойчивого развития». Алматы:КазНТУ, 2010. С.

75-76.

34. Еликбаев Б.К. Саданов А.К., Кененбаев С.Б.Изменение общих физических свойств лссовых пород в результате почвообразования // Труды первой международной научно-практической конференции «Современное состояние и проблемы инженерной экологии, биотехнологии и устойчивого развития».

Алматы:КазНТУ, 2010. С. 76-78.

35. Tazabekova E.T., Amirasheva B.K., Spankulova G.A., Seytmenbetova A.T., Eleshev R.E., Elikbaeb B.K. Phytocenosis of replontozem generated on loess rocks of foothills of Zailiski Alatau // Materialy YI mezinarodni vedecko – prakticka conference “Vedecky pokrok na rozmezi tisicileti - 2010”. –Dill 22. Biologcke vedy.

Chemie a chemicka technologie: Praga. Publishing House “Education and Science” s.r.o. C. 3-7.

36. Еликбаев Б.К., Саданов А.К., Тазабекова Е.Т. Мониторинг гумусного состояния лссовых пород предгорий юга- и юго-востока Казахстана // Materialy YI miedzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji “Wschodnie parterstwo - 2010”. Volume 5. Przemysl: Nauka I studia, 2010. C.95-98.

37. Еликбаев Б.К., Тазабекова Е.Т., Саданов А.К.Изменение валового и механического состава реплантозема, сформированного на лссовых породах // Ізденістер, Нтижелер-Исследования, результаты. Научный журнал, выпускаемый ежеквартально в КазНАУ, Алматы, 2010, №3 (47), кн.2, С. С.223ТЙІН Лссті жыныстарда топыраралуды экологиялы аспектілері Биология ылымдарыны докторы ылыми дрежесін алу шін Жер абаты биосфераны е маызды рамдас бліктеріні бірі болып табылады. Педосфера трлерді биоалуандылыын, экожйелерді жне ландшафтарды тіршілік етуін амтамасыз етеді. Экожйе сукцессиясы мен топыра ралуы биосфераны дамуымен тыыз байланысан.

Лсс – кеінен таралан топыра тзуші жыныс. Лссті жыныстар бізді аламшарды шамамен 4,2 млн. км2 немесе рлыты бкіл ауданыны 3,3% райды. Лсс баса жыныстара араанда кбірек эрозияа шыраан.

Сондытан, азастанны отстік жне отстік-шыыс іріндегі тау етегіндегі жазытарда антропогендік бзылан лссті топыратарды айта алпына келтіруге баытталан зерттеу жмыстары бгінгі тада зекті мселе болып табылады.

Жмысты масаты: аршылан лссті жыныстарындаы топыра ралуыны бастапы сукцессиясын функционалды-экологиялы талдау жне индикациялау.

Жмысты міндеттері: климакстік фитоценозды алыптасуына экологиялы факторларды серін жне дегейін баалау; топыраралу сингенезі барысындаы лссті жыныстарды асиеті мен режимдерін баалау;

лссті жыныстардаы топыра тзілу процесіні индикациясы; лсс жыныстарыны сингенез процесіндегі кміртегіні ордалану дегейін баалау жне атаратын экологиялы функцияларын анытау.

Зерттеу нысаны: азастанны отстігіндегі жне отстікшыысындаы тау алды техногенді аршылан лссті жыныстары.

Зерттеу пні. Биоценозды экологиялы баалау, аршылан лсс жыныстарындаы топыра тзілуін функционалды-экологиялы талдау жне индикациясы.

ылыми жаалыы. азастанда алаш рет: азастанны отстігіндегі жне отстік-шыысындаы тау алды техногенді аршылан лссті жыныстарындаы фитоценоз сингенезіне кп жылды мониторинг жргізілді; кміртегіні ордалануы аныталды; топыраты зіндік даму барысы басталаннан-а зіне тн биогеоценозды жне литосфералы экологиялы функцияларды атаратындыы аныталды.

Тжірибелік маызы. Алынан эксперименттік материалдарды антропогендік бзылан жерлерді биологиялы рекультивациялау тсілдерін жасартуа жне оу процесінде олдануа болады.

Тараулар бойынша негізгі нтижелерді ысаша мазмны:

1. Топыра ралуы жне сукцессиялар (деби шолу), мнда азастанды, жаын жне алыс шет елдік алымдарды ылыми дебиеттеріне талдаулар жасалан.

2. азастанны отстігі мен отстік-шыысындаы лссті жыныстарында топыра ралуыны табии-экологиялы жадайы. Мнда зерттеу айматарыны табии-экологиялы жадайына сипаттама берілген.

3. Зерттеу нысаны жне дістері. Бл тарауда зерттеу нысаны жне далалы жне лабораториялы талдау дістері келтірілген.

4. Лссті жыныстарда алыптасан реплантозем биоценозына экологиялы мониторинг жргізу. азастанны отстігі мен отстікшыысындаы тау алды жазытарындаы аршылан лссті жыныстарында бастапы сингенетикалы топыра ралушы сукцессияларды нтижесінде климакс алды экожйесі 19 жыл ішінде алыптасты; лссті жыныстарында фитоценозды сингнетикалы сукцессиялы ауысуы белгіленді.

5. Лссті жыныстарда алыптасан реплантоземні рамына, режимдеріне жне асиеттеріне мониторинг жргізу. Лссті жыныстарындаы гумус тріндегі кміртегіні орлануы осы жыныстаы топыра ралу уаытыны затыына жне антропогендік факторды сер ету дегейіне тура пропорционалды лаяды. Тжірибеде Іле Алатауында орналасан реплантоземда 18 жыл ішінде 0-30 см абатта 16,4 – 24,6 т/га дейін кміртегі орланан. Шымкентті жасартылан карьерінде 41 жылда 0-30 см абатта 12,1 т/га кміртегі кмілген. Реплантоземде 44,4 – 90,2 т/га дейін СО2 сіірілген жне атмосфераа 32,3 – 65,6 т/га дейін О2 блінген. Бл аламды жылыну мселесін шешуді бір жолы.

олдан жасалан антропогендік сингенетикалы сукцессия нтижесінде лссті жыныстарды рамындаы жалпы жне биогенді элементтерді озалмалы формалары арта тседі. Реплантоземні оксидті, механикалы жне минералды рамы згереді.

6. Лссті жыныстарда топыра ралуыны экологиялы аспектілері. жне 39 жылда топыра ралу нтижесінде лсс жынысыны тсі Мансель шкаласы бойынша 5YR 8/2 -ден 5YR 6/1-ге дейінгі аралыта жне одан да арты шамада згерген. Лссті жыныстардаы сингенетикалы сукцессияны негізгі топыраты механизміне келесі топыра процестері жатады: екінші реттік балшытану, гумус шоырлану, иллимеризация жне сілтісіздену.

Топыратаы жне сімдіктердегі климакске жету сатылары асинхронды. жылда сингенез барысында топыра соы климакстік сатыа жетпейді, ал сімдіктер 15 жылда климакстік трізді кйге жетеді. Топыра зіндік дамуды бастапы кезедерінен бастап биогеоценозды, литосфералы жне биогенді элементтерді кіші зат айналымы сияты зіне тн экологиялы функцияларды атара бастайды.

7. Лссті жыныстардаы топыра тзілуіні экологиялы аспектілері жніндегі статистикалы анализ жне моделдеу.

SUMMARY

Ecological aspects of soil forming on loess deposits Thesis submitted for the Doctor of Biological Sciences’ degree Soil surface of the Earth is the most important component of the biosphere.

Pedosphere ensures the existence of biodiversity of species, ecosystems and landscapes. Ecosystem successions and soil forming are closely related with the development of biosphere.

Loess is the most spread soil forming deposit. The area of loess and loess type deposits on our planet is about 4.2 mln. km2 or it occupies 3,3% of total land surface.

Loess soils are most of all subjected to erosion than other soils. Soils formed on loess deposits are more and more frequently being completely destroyed due to technogenic reasons. Therefore the investigations aimed at studying the issue of restoration of the disturbed loess soils caused by anthropogenic factor on premountain valleys in the South and South-East of Kazakhstan are very important.

Aim of the research: functional-ecological analysis and indication of the primary successions of soil forming on bare loess deposits.

Objectives of the research: evaluation of the extent and impact of environmental factors on the formation of climax phytocenosis; evaluation of properties and modes of loess deposits during soil syngenesis process; indication of soil-forming process on loess deposits; evaluation of the level of carbon deposition in the process of syngenesis of deposits and the identification of ecological functions.

Object of the research: technologically naked loess deposits in the mountain foothills of the South and South-east of Kazakhstan.

Subject of the research. Environmental evaluation of biocenosis, functional environmental analysis and indication of soil forming process on bare loess deposits.

Scientific novelty. For the first time in Kazakhstan: a long-term monitoring of phytocenosis syngenesis of bare loess deposits in the foothills in South and SouthEast of Kazakhstan was conducted; carbon deposition was determined; it was identified that soil already in the beginning of its development begins to fulfill its typical ecological functions such as biogeocenosis and lithosphere functions.

Practical significance. The obtained experimental materials can be used for the improvement of the tools of biological remediation of anthropogenic disturbed soils and in training process.

Brief description of main results in chapters:

1. Soil forming process and succession (state of the study of the issue), which include the analysis of scientific literature of Kazakhstan scientists and scholars of the foreign countries.

2. Natural and ecological conditions of soil forming process on loess deposits in the South, South-East of Kazakhstan, which give a detailed description of the natural ecological conditions of the regions of the study.

3. Object and research methods. During conducting the experimental and field works the general research methods of environmental, physical, water-physical, chemical and physics-chemical studies were used.



Pages:   || 2 |
 


Похожие работы:

«АККУРАТОВ Евгений Евгеньевич ХАРАКТЕРИСТИКА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ Na/K-АТРазы И NMDA-РЕЦЕПТОРА В ГРАНУЛЯРНЫХ КЛЕТКАХ МОЗЖЕЧКА 03.01.04 – биохимия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва - 2012 Работа выполнена на кафедре биохимии биологического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова Научный руководитель : доктор...»

«ЛОСИЧ Милана Анатольевна ИММУНОБИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ШТАММА ERA-СВ 20М ВИРУСА БЕШЕНСТВА И РАЗРАБОТКА НА ЕГО ОСНОВЕ АНТИРАБИЧЕСКОЙ ВАКЦИНЫ 03.02.02. – вирусология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва – 2014 г. Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении Научно-исследовательский институт вирусологии имени Д.И. Ивановского Минздрава РФ и Автономной некоммерческой организации Научноисследовательский...»

«АНТОНОВ ДЕНИС ГЕННАДИЕВИЧ ВИДЫ РОДА AEGILOPS L., СОДЕРЖАЩИЕ ГЕНОМ D (СИСТЕМАТИКА, СОХРАНЕНИЕ И ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ) Специальность: 03.00.05 – ботаника 06.01.05 – селекция и семеноводство АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Санкт-Петербург 2007 Диссертационная работа выполнена в ГНЦ РФ Всероссийском научно-исследовательском институте растениеводства им. Н. И. Вавилова. 2003 – 2006 гг. Научные руководители: кандидат...»

«СИБИРНЫЙ ВЛАДИМИР АНДРЕЕВИЧ Разработка новых методов анализа спиртов и альдегидов и конструирование продуцентов этанола с использованием нетрадиционных дрожжей Hansenula polymorpha и Pichia stipitis 03.01.06 – биотехнология (в том числе бионанотехнологии) 03.02.03 – микробиология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук Москва, 2013 1 Работа выполнена на кафедре биотехнологии и микробиологии биолого-почвенного факультета Жешовского...»

«СОРОКИНА ЕЛЕНА АЛЕКСАНДРОВНА ВЛИЯНИЕ ФИТОНЕМАТОД НА МОРФОЛОГИЮ РАСТЕНИЙ Специальность 03.02.08 – экология (биология) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Томск – 2011 Работа выполнена на кафедре биологии с основами генетики и паразитологии ГОУ ВПО Кемеровская государственная медицинская академия Росздрава (г. Кемерово) доктор биологических наук, профессор Научный руководитель : Начева Любовь Васильевна Официальные оппоненты : доктор...»

«Болтаг Альбина Хафизовна ЦИТОЭМБРИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМЫ РАЗМНОЖЕНИЯ РАСТЕНИЙ НЕКОТОРЫХ СОРТО- И ВИДООБРАЗЦОВ РОДА FESTUCA L. 03.02.01 – ботаника Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Саратов - 2010 1 Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского в Учебно-научном центре Ботанический сад Научный руководитель...»

«ЗАЙНУЛЛИНА ЛИАНА ФАНЗИЛЕВНА РЕГУЛЯЦИЯ NMDA-РЕЦЕПТОРАМИ ФУНКЦИЙ Т-ЛИМФОЦИТОВ ЧЕЛОВЕКА 03.01.04 - биохимия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Уфа – 2013 Работа выполнена в лаборатории молекулярной фармакологии и иммунологии Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института биохимии и генетики Уфимского научного центра Российской академии наук Научный руководитель : Вахитова Юлия Венеровна Доктор биологических наук...»

«Машковцева Елена Валерьевна ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМБИНИРОВАННЫХ ПОДХОДОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ОПИСАНИЯ КАТАЛИТИЧЕСКОГО ЦИКЛА FОF1 -АТФСИНТАЗЫ 03.01.02 – Биофизика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва – 2010 Работа выполнена в Научно-исследовательском институте цитохимии и молекулярной фармакологии Научный руководитель : кандидат физико-математических наук, доцент Нарциссов Ярослав Рюрикович Официальные...»

«МЕТАЛЛОВ Алексей Владимирович ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ АДАПТАЦИИ У СОРТОВ ЛЮЦЕРНЫ В УСЛОВИЯХ ПРЕДБАЙКАЛЬЯ 03.00.16 – экология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Улан-Удэ, 2009 Работа выполнена в Иркутской государственной сельскохозяйственной академии доктор биологических наук, профессор Иван Научный руководитель : Экидиусович Илли доктор биологических наук, Официальные оппоненты : профессор Владимир Капсимович Кашин...»

«Мамонтов Юрий Сергеевич ФЛОРА МОХОВИДНЫХ ОМСКОЙ ОБЛАСТИ 03.00.05 – Ботаника АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Томск – 2007 Работа выполнена на кафедре ботаники, цитологии и генетики ГОУ ВПО Омский государственный педагогический университет Научный руководитель : доктор биологических наук, профессор Борис Фёдорович Свириденко Официальные оппоненты : доктор биологических наук, доцент Андрей Ильич Пяк кандидат биологических наук...»

«СМИРНОВ Сергей Николаевич ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ МОНИТОРИНГА ВИДОВОГО СОСТАВА ЧЛЕНИСТОНОГИХ В ПЛОДОВО-ЯГОДНЫХ ПИТОМНИКАХ НА СЕВЕРО-ЗАПАДЕ РОССИИ Шифр и наименование специальности 03.02.05 – энтомология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук Санкт-Петербург 2014 Работа выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийский НИИ защиты растений Россельхозакадемии. Научный руководитель Гричанов Игорь Яковлевич доктор...»

«АНИСИМОВ Андрей Павлович Молекулярно-генетические механизмы образования и функциональная значимость капсулы Yersinia pestis 03.00.07-микробиология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук Саратов - 2000 2 Работа выполнена в Российском научно-исследовательском противочумном институте “Микроб” МЗ РФ (Саратов) и Государственном научном центре прикладной микробиологии МЗ РФ (Оболенск). Официальные оппоненты : доктор медицинских наук,...»

«СЕМЕЧКИН РУСЛАН АНДРЕЕВИЧ СПЕКТРАЛЬНО-КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ АНАЛИЗ МАГНИТНЫХ ЭНЦЕФАЛОГРАММ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СОСТОЯНИЯХ ГОЛОВНОГО МОЗГА 03.00.13 – физиология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук МОСКВА – 2009 Работа выполнена в Институте математических проблем биологии РАН (г.Пущино). Научный руководитель : кандидат физико-математических наук Махортых Сергей Александрович Научный консультант : доктор медицинских наук, профессор...»

«РАХИМОВ Ильгизар Ильясович АВИФАУНА СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ В УСЛОВИЯХ АНТРОПОГЕННОЙ ТРАНСФОРМАЦИИ ЕСТЕСТВЕННЫХ ПРИРОДНЫХ ЛАНДШАФТОВ Специальность 03.00.16 - экология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук Москва - 2002 Работа выполнена на кафедре зоологии и экологии биолого-химического факультета Московского педагогического государственного университета Научный консультант : доктор биологических наук, профессор КонстантиновВ.М....»

«МИНУЛЛИНА РЕНАТА ТАВКИЛЕВНА ОЦЕНКА ТОКСИЧНОСТИ НАНОМАТЕРИАЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МИКРООРГАНИЗМОВ 03.02.03 – микробиология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Казань - 2014 Работа выполнена на кафедре микробиологии Института фундаментальной медицины и биологии ФГАОУ ВПО Казанский (Приволжский) федеральный университет Научный руководитель : доктор биологических наук Фахруллин Равиль Фаридович Официальные оппоненты : - Ившина Ирина...»

«Николаева Дария Александровна БИОСИНТЕЗ ПОЛИ-3-ГИДРОКСИБУТИРАТА РАЗНОЙ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССЫ КУЛЬТУРОЙ AZOTOBACTER CHROOCOCCUM И ЕГО БИОДЕГРАДАЦИЯ 03.00.04 - биохимия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва 2004 2 Работа выполнена в группе биохимии азотфиксации Института биохимии им. А.Н. Баха РАН Научный руководитель : кандидат биологических наук Г.А. Бонарцева Официальные оппоненты : доктор биологических наук, профессор Е.П....»

«ПАРХИТЬКО АНДРЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ Роль туберина в регуляции аутофагии на примере туберозного склероза 03.01.03 – молекулярная биология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва – 2012 Работа выполнена в Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова Министерства здравоохранения и социального развития...»

«АЛФЕРОВ СЕРГЕЙ ВАЛЕРЬЕВИЧ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПЕРЕНОСА ЗАРЯДА В СИСТЕМЕ СУБСТРАТ – БАКТЕРИАЛЬНЫЕ КЛЕТКИ GLUCONOBACTER OXYDANS – МЕДИАТОР – ЭЛЕКТРОД В БИОТОПЛИВНОМ ЭЛЕМЕНТЕ 03.01.06 – Биотехнология (в том числе бионанотехнологии) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук МОСКВА – 2010 Работа выполнена в лаборатории биосенсоров УРАН Института биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина, г. Пущино и на кафедре химии...»

«ТКАЧУК Елена Анатольевна ОСОБЕННОСТИ МЕТАБОЛИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ ПРИ СКЕЛЕТНОЙ ТРАВМЕ В УСЛОВИЯХ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДА ЧРЕСКОСТНОГО ОСТЕОСИНТЕЗА ПО ИЛИЗАРОВУ 03.01.04 – биохимия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Казань – 2012 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении Российский научный центр Восстановительная травматология и ортопедия имени академика Г.А. Илизарова Министерства здравоохранения и социального...»

«ПАВЛОВА ЕЛЕНА ПЕТРОВНА ВЛИЯНИЕ ЭКОЛОГО-ФИТОЦЕНОТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА НАКОПЛЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ В ПЛОДАХ ROSA ACICULARIS LINDLEY И ROSA DAVURICA PALLAS (ЗАПАДНОЕ ЗАБАЙКАЛЬЕ) 03.00.05 – ботаника Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Улан-Удэ – 2009 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Восточно-Сибирский государственный технологический университет Научный...»








 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.