Изучение техногенно нарушенных почв Якутии

Post Views: 53

А. А. Данилова1,*, А. А. Петров2
DOI 10.31242/2618-9712-2022-27-4-547-560

Показать больше

1Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий РАН, р.п. Краснообск, Российская Федерация
2Научноисследовательский институт прикладной экологии Севера,СевероВосточный федеральный университет им. М.К. Аммосова, г. Якутск, Российская Федерация
*[email protected]

Поступила в редакцию 11.07.2022
Поступила после рецензирования 28.08.2022
Принята к публикации 15.09.2022

УДК 631.4:502.56.568(571.56)

Для цитирования: Данилова А.А., Петров А.А. Изучение техногенно нарушенных почв Якутии. Природные ресурсы Арктики и Субарктики. 2022;27(4):547–560. https://doi.org/10.31242/2618-9712-2022-27-4-547-560

Аннотация. Проблема изучения последствий промышленной добычи полезных ископаемых для объектов окружающей среды была поставлена только в середине ХХ века. За последние десятилетия число публикаций по теме в мире возросло более чем в 10 раз. Можно выделить два основных направления исследований: прикладное – оценка результатов рекультивационных мероприятий и теоретическое – изучение первичного почвообразования. На основе обзора публикаций, индексированных в БД WoS за 1997–2021 гг., выделены основные методические подходы в разработке проблемы. Наиболее широко исследователи используют физико-химические показатели почв; биологические критерии обычно изучают в комплексе с физическими и химическими. Метод хронорядов признан наиболее информативным в изучении динамики техногенных объектов. Однако из 1440 экосистем, описанных в 700 публикациях, 32 % объектов имели возраст менее 5 лет, 75 % – до 20 лет, 3–4 % – старше 40 лет. В последние годы обсуждается проблема создания моделей почвообразования на техногенных объектах. В Якутии к проблеме обратились в 1992 г. с организацией Института прикладной экологии Севера АН РС (Я). В статье на основе обзора публикаций за 1980–2022 гг. проанализированы итоги изучения физико-химических, биологических свойств, особенностей классификации техногенно нарушенных почв (ТНП) на территории Республики Саха (Якутия). В результате наблюдений во всех почвенно-климатических зонах республики к данному моменту составлено представление о степени информативности разных методических подходов для диагностики состояния ТНП в условиях криолитозоны: опробованы экологические индикаторы от ландшафтного до цитокинетического уровня. В заключении обсуждаются перспективы дальнейших исследований по проблеме.

Ключевые слова: криолитозона, почвы техногенных ландшафтов, классификация, биотестирование

PDF
Список литературы
  1. Федеральный закон «О государственной поддержке предпринимательской деятельности в Арктической зоне Российской Федерации» от 13.07.2020 N 193ФЗ.
  2. Tolvanen A., Eilu P., Artti Juutinen A., Kangas K., Kivinen M., MarkovaaraKoivisto M., Naskali A., Salo kannel V., Tuulentie S., Similä J. Mining in the Arctic environment – A review from ecological, socioeconomic and legal perspectives. Journal of Environmental Man agement. 2019;233:832–844. https://doi.org/10.1016/ j.jenvman.2018.11.124.
  3. Sustinable Development Goals: The 17 Goals [https://sdgs.un.org/goals] Department of Economic and Social Affairs, 2015 [обновлено 14 ноября 2022, про цитировано 14 ноября 20222]. Доступно: http://www.example.ru.
  4. Lal R., Bouma J., Brevik E., Dawson L., Field D.J., Glaser B., Hatano R., Hartemink A.E., Kosaki T., Las celles B., Monger C., Muggler C., Ndzana G.M., Nor ra S., Pan X., Paradelo R., ReyesSánchez L.B., San dén T., Singh B.R., Spiegel H., Yanai J., Zhang J. Soils and sustainable development goals of the United Na tions: An International Union of Soil Sciences perspec tive. Geoderma Regional. 2021;25, e00398. https:// doi.org/10.1016/j.geodrs.2021.e00398.
  5. Worlanyo A.S., Li Jiangfeng L. Evaluating the en vironmental and economic impact of mining for post mined land restoration and landuse: A review. Journal of Environmental Management. 2021;279.111623. https:// doi.org/10.1016/j.jenvman.2020.111623.
  6. Forget M., Rossi M. Mining region value and vul nerabilities: Evolutions over the mine life cycle. The Extractive Industries and Society. 2021;8(1). https://doi. org/10.1016/j.exis.2020.07.010.
  7. Uzarowicz L., Charzyński P., Greinert A., Hulisz P., Kabała C., Kusza G., Kwasowski W., Pędziwiatr A. Stu dies of technogenic soils in Poland: past, present, and future perspectives. Soil Science Annual. 2020;71(4). https://doi.org/10.37501/soilsa/131615.
  8. Spasić M., Borůvka L., Vacek O., Drábek O., Tej necký V. Pedogenesis problems on reclaimed coal min ing sites. Soil and Water Research, 2021;16. https:// doi.org/10.17221/163/2020SWR.
  9. Martins W.B.R., Lima M.D.R., Junior U. de O.B., Amorim L.S.VB., Oliveira F.de A., Schwartz G. Eco logical methods and indicators for recovering and mon itoring ecosystems after mining: A global literature re view. Ecological Engineering. 2020;145.105707. https:// doi.org/10.1016/j.ecoleng.2019.105707.
  10. Uzarowicz L., Wolińska A., Błońska E., Szafra nekNakonieczna A., Kuźniar A., Słodczyk Z., Kwasows ki W. Technogenic soils (Technosols) developed from mine spoils containing Fe sulphides: Microbiological activity as an indicator of soil development following land reclamation. Applied Soil Ecology. 2020;156.103699. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2020.103699
  11. Thavamani P., Samkumar R.A., Satheesh V., Sub ashchandrabose S.R., Ramadass K., Ravi Naidu R., Ven kateswarlu K., Megharaj M. Microbes from mined sites: Harnessing their potential for reclamation of derelict mine sites. Environmental Pollution. 2017;230. https:// doi.org/10.1016/j.envpol.2017.06.056.
  12. Lemanowicz J., Brzezin´ska M., SiwikZiomek A., Koper J. Activity of selected enzymes and phosphorus content in soils of former sulphur mines. Science of The Total Environment. 2020;708.134545 https://doi.org/ 10.1016/j.scitotenv.2019.134545.
  13. Baveye P.C., Berthelin J., Munch J.C. Too much or not enough: Reflection on two contrasting perspec tives on soil biodiversity. Soil Biology and Biochemis try. 2016;103. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2016.09. 008 00380717
  14. Huggett R.J. Soil chronosequences, soil develop ment, and soil evolution: a critical review. Catena. 1998;32.
  15. Banning N.C., Lalor B.M., Cookson W.R., Grigg A.H., Murphy D.V. Analysis of soil microbial community level physiological profiles in native and postmining rehabilitation forest: Which substrates dis criminate? Applied Soil Ecology. 2012;56.
  16. Li J., Xin Z., Yan J., Li H., Chen J., Ding G. Physi cochemical and microbiological assessment of soil qua lity on a chronosequence of a mine reclamation site. European Journal of Soil Science. 2018;69. https://doi. org/10.1111/ejss.12714
  17. Schmid C. A.O., Reichel R., Schröder P., Brügge mann N., Schloter M. 52 years of ecological restora tion following a major disturbance by opencast lignite mining does not reassemble microbiome structures of the original arable soils. Science of the Total Environ menthttps. 2020;745.140955. https://doi.org/10.1016/ j.scitotenv.2020.140955 00489697
  18. Moradi J., John K., Vicentini F., Vesela H., Vice na J., Ardestani M.M., Jan Frouz J. Vertical distribution of soil fauna and microbial community under two con trasting post mining chronosequences: Sites reclaimed by alder plantation and unreclaimed regrowth. Global Ecology and Conservation. 2020;23.e01165. https:// doi.org/10.1016/j.gecco.2020.e01165
  19. Salom A.T., Kivinen S. Closed and abandoned mines in Namibia: a critical review of environmental im pacts and constraints to rehabilitation. South African Geographical Journal. 2020;102(3). https://doi.org/10. 1080/03736245.2019.1698450
  20. Gwenzi W. Rethinking restoration indicators and endpoints for postmining landscapes in light of novel ecosystems Willis. Geoderma. 2021; Vol:387.114944. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2021.114944
  21. Van der Heyde M., Bunce M., Dixon K., Wardell Johnson G., White N.E., Nevill P. Changes in soil mi crobial communities in post mine ecological restora tion: Implications for monitoring using high throughput DNA sequencing M. Science of The Total Environment. 2020;74920142262. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv. 2020.142262
  22. MuñozRojas M. Soil quality indicators: critical tools in ecosystem restoration. Current Opinion in En vironmental Science & Health. 2018;5. https://doi.org/ 10.1016/j.coesh.2018.04.007
  23. MoebiusClune B.N., MoebiusClune D.J., Gugi no B.K., Idowu O.J., Schindelbeck R.R., Ristow A.J., van Es H.M., Thies J.E., Shayler H.A., McBride M.B., Kurtz K.S.M., Wolfe D.W., Abawi G.S. Comprehensive Assessment of Soil Health – The Cornell Framework. Edition 3.2. NY: Cornell University. Geneva; 2016.
  24. Bennett J.McL., Melland A.R., Eberhard J., Pa ton C., Clewett J.F., Newsome T., Baillie C. Rehabilitating opencut coal mine spoil for a pasture system in south east Queensland, Australia: Abiotic soil properties compared with unmined land through time. Geoderma Regional. 2021;25. e00364. https://doi.org/10.1016/j.geodrs.2021.e00364
  25. Leguédois S., Séré G., Auclerc A., Cortet J., Huot H., Ouvrard S., Watteau F., Schwartz C., Morel J.L. Modelling pedogenesis of Technosols. Geoderma. 2016; 262. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2015.08.008
  26. Государственный доклад о состоянии и охра не окружающей среды. Якутск: Министерство эколо гии, природопользования и лесного хозяйства Прави тельства Республики Саха (Якутия); 2021. 677 с.
  27. [State report on the status and protectionof the en vironment. Yakutsk: Ministryof Ecology, Nature Man agement and Forestry of the Government of the Repub lic of Sakha (Yakutia)]
  28. Легостаева Я.Б., Журавлев А.И., Попов В.Ф., Шадринова О.В., Ноев Д.С. Инвентаризация нару шенных геологоразведочными работами земель За падной Якутии по данным дистанционного зонди рования. Вестник СевероВосточного федерального университета им. М.К. Аммосова. Серия: Науки о Земле. 2022;25(1).
  29. Лебедева Н.А., Лонкунова А.Я. Биологическая рекультивация земель, нарушенных при добыче ал мазов в Якутии. Растения и промышленная среда. 1990;13.
  30. Миронова С.И., Кудинова З.А. Зарастание ра стительности на угольных отвалах в Якутии. Вест ник СВФУ. 2012;9(3).
  31. Сивцева Н.Е., Легостаева Я.Б. Биологический этап рекультивации на россыпных месторождениях алмаза (в среднем течении реки Анабар, Республики Саха (Якутия)). Экологические проблемы северных регионов и пути их решения. Тезисы докладов VII Все российской научной конференции с международным участием. Апатиты; 2019.
  32. Миронова С.И., Гаврильева Л.Д., Петров А.А., Никифоров А.А. Биологическая рекультивация про мышленных земель Якутии. М.: Издательский дом Академии Естествознания; 2021. 166 с. DOI:10/17513/ np.446.
  33. Петрова А.Н. Выращивание многолетних злаковых трав на дражных полигонах в Южной Якутии. Освоение Севера и проблема рекультивации. Сыктывкар; 1994:273–281.
  34. Миронова С.И., Иванов В.В., Кудинова З.А. Антропогенная динамика растительности   Севера (в зоне влияния разреза «Нерюнгринский»). Бюлл. МОИП. Отдел биол. 2009;114(3).
  35. Кузьмин Ю.И. Биологическая рекультивация техногенных отвалов в условиях Крайнего Севера. Экология. 1985;(2):21–24.
  36. Миронова С.И., Иванов В.В. Рекультивация нарушенных при добыче золота земель Южной Якутии. International journal of applied and fundamental research. 2009;(6):13–15.
  37. Саввинов Г.Н. Эколого-почвенные комплексы Якутии. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр»; 2007. 312 с.
  38. Шадрина Е.Г., Вольперт Я.Л. Биоиндикация воздействия горнодобывающей промышленности на наземные экосистемы Севера: эффективность ценотического, популяционного и онтогенетического под ходов. Биологические системы: устойчивость, принципы и механизмы функционирования. Сб. статей V Всероссийской научно-практической конференции. Нижний Тагил 14 марта. 2017.
  39. Саввинов Г.Н., Пестерев А.П., Дмитриев А.И., Тарабукина В.Г., Данилов П.П. Почвы Южной Якутии в условиях промышленного освоения. Проблемы региональной экологии. 2011;(4).
  40. Глязнецова Ю.С., Чалая О.Н., Лифшиц С.Х., Зуева И.Н. Мониторинг состояния нефтезагрязненных почв криолитозоны. Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. 2018;(29): 4;111–128. https://doi.org/10.21513/0207256420184 111128.
  41. Легостаева Я.Б., Шадрина Е.Г., Солдатова В.Ю., Дягилева А.Г. Эколого-геохимическая и биоиндикационная оценка трансформации экосистем при раз работках коренных месторождений алмазов в Якутии. Современные проблемы науки и образования. 2011;(6).
  42. Собакин П.И., Молчанова И.В. Миграция тяжелых естественных радионуклидов в почвенно-растительном покрове в условиях техногенного загрязнения. Экология. 1998;(2).
  43. Чевычелов А.П., Собакин П.И. Содержание, распределение и формы миграции 238U почвах при родных и техногенных ландшафтов Южной Якутии. Почвоведение. 2020;(1):110–118. htps://doi.org/110118 10.31857/S0032180X20010062
  44. Гололобова А.Г., Легостаева Я.Б. Экогеохимический мониторинг почвенного покрова на участках алмазодобычи в Западной Якутии. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2020;331(12). htps://doi.org/10.18799/ 24131830/ 2020/12/2 948 146
  45. Данилова А.А., Саввинов Г.Н., Петров А.А., Данилов П.П. Биологическая характеристика почвогрунтов многолетних отвалов алмазодобывающей промышленности Якутии. Сибирский экологический журнал. 2012;(5):749–756.
  46. Иванова А.З., Десяткин Р.В. Техногенные по чвы Куларского золотоносного района. Успехи совре менного естествознания. 2018;(6):71–72.
  47. Курачев В.М., Андроханов В.А. Классификация почв техногенных ландшафтов. Сибирский эко логический журнал. 2002;9(3):255–261.
  48. Легостаева Я.Б., Сивцева Н.Е. Опыт восстановления нарушенных земель прииска “Маят” (сред нее течение р. Анабар). Почвенные ресурсы Сибири: вызовы XXI века. Сборник материалов Всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной 110летию выдающегося организатора науки и первого директора ИПА СО РАН Романа Викторовича Ковалева. Новосибирск: 2017; 2:180–185
  49. Данилова А.А., Легостаева Я.Б., Сивцева Н.Е., Петров А.А. Способ оценки устойчивости сапротрофного микробного сообщества почв методом мультисубстратного теста. Патент на изобретение № 2678876. Дата государственной регистрации в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 04 февраля 2019 г.
  50. Шадрина Е.Г., Вольперт Я.Л. Опыт применения показателей флуктуирующей асимметрии растений и животных для оценки качества среды в наземных экосистемах: результаты 20летних исследований природных и антропогенно-трансформированных территорий. Онтогенез. 2018;49(1). htps://doi.org/ 10.7868/S0475145018010044.
  51. Пудова Т.М., Шадрина Е.Г. Биоиндикационная оценка состояния техногенно нарушенных земель на территории Западной Якутии. Успехи современного естествознания. 2012;(11).
  52. Саввинов Г.Н., Данилова А.А., Данилов П.П., Петров А.А., Боескоров В.С., Алексеев Г.А. Комплексная диагностика почвогрунтов рекультивированных отвалов Западной Якутии по состоянию почвенных беспозвоночных и микробиоты. Проблемы региональной экологии. 2009;(3).
  53. Данилова А.А., Петров А.А. Вопросы интерпретации результатов биотеста с применением бактерий рода Azotobacter. Почвы и окружающая среда. 2021;4(3). htps://doi.org/10.31251/pos.v4i3.154.
  54. Петров А.А. О начальной стадии почвообразования в пост техногенных ландшафтах Западной Якутии. Успехи современного естествознания. 2012; 11(1):68–70.
  55. Петров А.А. Особенности почвенно-восстановительных процессов в пост техногенных ландшафтах Западной Якутии. Автореф. дис. … канд. биол. наук. Якутск: 2013; 22 с.
  56. Данилов П.П., Саввинов Г.Н., Дмитриев А.И. О проблемах рекультивации в пост техногенных ландшафтов алмазодобывающего комплекса Западной Якутии. Проблемы региональной экологии. 2021;2(5): 70–75. https://doi.org/10.24412/1728323X20215100103
  57. Петров А.А. Эмбриоземы техногенных ландшафтов алмазодобывающей промышленности в бассейне р. Анабар. Материалы IV Всероссийской конференции молодых ученых (с международным участием) Биоразнообразие: глобальные и региональные процессы Улан-Удэ (Россия), 23–27 июня 2016 г. Улан-Удэ: 2016.
  58. Петров А.А. Восстановление почвенного по крова пост техногенных ландшафтов, сформированных при разработке месторождений золота Северо-Востока Якутии. Проблемы региональной экологии. 2018;(5): 120–122. https://doi.org/10.24411/1728323X2019 15120.
  59. Петров А.А. Почво-восстановительные процессы в пост техногенных ландшафтах Чульманской впадины (Южная Якутия). Проблемы региональной экологии. 2020;(5):49–52. https://doi.org/10.24412/1728 323X202054952.
  60. Zverev A., Petrov A., Kimeklis A., Kichko A., Andronov E., Abakumov E. Microbiomes of the initial soils of mining areas of Yakutsk City (Eastern Siberia, Russia). Czech Polar Reports. 2020;10(1). https://doi.org/ 10.5817/CPR202017.
  61. Саввинов Г.Н., Данилов П.П., Петров А.А., Макаров В.С., Боескоров В.С., Григорьев С.Е. Экологические проблемы Верхоянского района. Вестник СВФУ. 2018;68(6). https://doi.org/10.25587/SVFU.2018. 68.21798
  62. Gerwin W., Schaaf W., Biemelt D., Fischer A., Winter S., Hüttl R.F. The artificial catchment «Chicken Creek» (Lusatia, Germany) – A landscape laboratory for interdisciplinary studies of initial ecosystem develop ment. Ecological Engineering. 2009; Vol: 35. https:// doi.org/10.1016/j.ecoleng.2009.09.00