22 В.П. Середина, М.Е. Садыков, С.Л. Блохина

Размещено на http://www.allbest.ru/

Физическое состояние фоновых почв нефтяных месторождений средней тайги Западной Сибири

В.П. Середина 1, М.Е. Садыков 2, C.Л. Блохина 2

Представлены результаты полевых и экспериментальных исследований физических и водно-физических свойств фоновых почв нефтяных месторождений средней тайги Западной Сибири. Установлено, что основным параметром физического состояния почв, от которого зависит структурное состояние и сложение, а следовательно, и устойчивость почв к техногенному загрязнению органическими поллютантами, является гранулометрический состав. Результаты могут быть использованы при проведении почвенно-экологического мониторинга и рекультивации почв.

Ключевые слова: фоновые почвы; Западная Сибирь; средняя тайга; нефтяные месторождения; физические свойства; ландшафт; устойчивость.

Physical state of background soils of oil fields of the middle Taiga of Westen Siberia. Valentina P. Seredina, Marat E. Sadikov, Svetlana V. Blokhina

The resistance of physical properties to natural and anthropogenic influences is their ability to save the structural state and composition, as an integral indicator of the physical condition of the soil. Consequently, the standard for sustainability in a specific geochemical environment of the landscape can take undisturbed (background) soil, having the characteristic parameters, inherent to a given genetic type of soil. Soils of podzolic type soil (gleepodzolistye actually podzolic, bog-podzolic), which are the most common in the study area of oil fields, differ by pronounced differentiation of clay fraction by the profile, which has been affirmed by several authors and is due to lithologic heterogeneity of the parent rocks. Most clearly differentiated particle size distribution of the eluvial-illuvial type is characteristic of podzolic soils, which is reflected in the structure of the illuvial horizon, the upper part of which is characterized by a rather pronounced signs of illuviation (structure, adding more dense).

It should be noted that the right bank of the Ob river soil (Kondakovskoye mine) has a lighter (loamy, sand) grain size. With a high proportion of sand fractions in the grain composition with simultaneous depletion of mineral colloids, these soils do not possess agronomically valuable water-stable structure, and, therefore, are more susceptible to erosion and anthropogenic impacts. Soils formed on the left bank of The Ob river (Alenkinskoe deposit), is characterized by medium-and heavy-grading. The combination of heavy granulometric composition and high content of clay fraction should provide more stable and physical properties of soils formed here. Сreating and maintaining the necessary level of fertility, in particular, the availability of moisture, heat, and major elements of mineral nutrition of plants depend not only on particle size, but also on a complex of other physical properties, which should ensure sustainability of the soil not only with biogeocenotic positions, but also as an object of anthropogenic influences.

However, the evidence of soil compaction is generally characterized by high and low content of large-free waters, which gives them poor drainage capacity. Developed oil fields are a potential threat to soil contamination, not only with oil but also with highly mineralized water and the risk of pollution by oil components depends largely on the position of these soils in the geochemically associated landscapes. Our studies show that certain parameters of the physical condition of soil play a determining role, and above all, the size distribution.

Key words: background soils in Western Siberia; middle taiga; oil fields; the physical properties; landscape; sustainability.

Введение. Западно-Сибирский регион на сегодняшний день является крупнейшим в нашей стране источником нефтеуглеводородного сырья. Здесь на относительно небольшой площади сконцентрировано большое количество месторождений, активно ведутся разработка и освоение все новых территорий. Увеличение объемов добычи нефти на территории Западной Сибири приводит к усилению техногенной нагрузки на все компоненты экосистемы, в том числе и на почвы [1]. Во многих нефтегазоносных районах Западной Сибири уже сейчас складывается крайне неблагоприятная экологическая ситуация, которая с каждым годом ухудшается из-за учащающихся аварий на нефтепроводах. Нефтепромысловые районы Западной Сибири входят в число территорий с очень острыми экологическими ситуациями [2, 3]. Центральным звеном биосферной системы, узлом экологических связей, который объединяет в единое целое другие составляющие этой системы, является почва. Все это требует усиленного внимания к изучению фоновых (незагрязненных) природных ресурсов, в частности почв. Актуальность проведения углубленных почвенно-экологических исследований с целью изучения почвенного покрова нефтяных месторождений и оценки устойчивости почв, обусловливается высокой чувствительностью ландшафтов к техногенному воздействию и длительным сроком их восстановления. Создание и поддержание необходимого уровня плодородия, в частности обеспеченности влагой, теплом и основными элементами минерального питания растений, определяются комплексом физических свойств почвы, который должен обеспечивать устойчивое функционирование почв не только с биогеоценотических позиций, но и как объекта техногенных воздействий. Это позволяет говорить об устойчивости физических свойств к естественным и антропогенным воздействиям, т.е. способности сохранять в первую очередь структурное состояние и сложение, являющиеся интегральными показателями физического состояния почв.

Материалы и методики исследования. Территория исследований находится в подзоне средней тайги в пределах Томской области и охватывает право- и левобережье среднего течения р. Оби. Данная территория представляет собой два нефтегазоперспективных лицензионных участка по разведке и добыче залежей углеводородного сырья: на левобережье Оби - Аленкинское, на правобережье - Кондаковское. Своеобразие природных условий (равнинность территории, положительный водный баланс, слабый отток поверхностных вод) способствует повышенному гидроморфизму почв, прогрессивному заболачиванию и широкому развитию процессов подзоло-, глее- и болотообразования. Почвенный покров исследуемой территории месторождений углеводородного сырья имеет сложное строение. На основании новой Классификации и диагностики почв России [4] в пределах изученной территории широкое распространение получили почвы постлитогенного (текстурно-дифференцированного, альфегумусового отделов) и органогенного ствола (торфяного отдела). В соответствии с Классификацией… [5, 6] почвенный покров представлен следующими типами почв: подзолистыми, болотно-подзолистыми и болотными. Почвенно-экологическое обследование территории нефтегазовых месторождений осуществлялось методом маршрутов и ключевых участков. Аналитические исследования выполнены с использованием общепринятых в почвоведении методов. Основные параметры физического состояния определялись методами, изложенными в [7, 8]. Гранулометрический и микроагрегатный состав выполнены пипеточным методом с использованием пирофосфата натрия [9]. Результаты исследования и обсуждение

Представление о структурных уровнях физического состояния почв базируется на основе взаимоотношений составляющих элементов почвенной массы. На самых низких уровнях такими элементами являются элементарные почвенные частицы, соотношение которых в почве определяет ее гранулометрический состав [10]. Гранулометрический состав является одним из главнейших показателей физического состояния, а также важными генетической и агрохимической характеристиками почв. Плодородие почв в значительной степени связано с гранулометрическим и структурно-агрегатным составом. Гранулометрический состав почв, являясь результатом длительной истории формирования территории, отражает все этапы ее развития, а также определяет технологические свойства почвы: твердость, прилипание к почвообрабатывающим орудиям, плотность. Гранулометрический состав глееподзолистых почв, формирующихся в пределах левобережной части р. Оби, представлен различными разновидностями - от средних до тяжелых суглинков (табл. 1).

Для данных почв характерно преобладание фракций мелкого песка, крупной пыли и ила. Специфической особенностью глееподзолистых почв является слабая выраженность подзолообразовательного процесса и дифференцированность на генетические горизонты. В распределении илистой фракции наблюдается общее незначительное возрастание в средней и нижней части профиля, что может быть обусловлено длительным или постоянным оглеением, приводящим к диспергации минеральной массы, нисходящим переносом суспензий (процесс лессиважа) и литологической микрослоистостью профиля почвы. В исследованиях А.Г. Дюкарева [11] также указывается на слабую дифференциацию глееподзолистых почв по гранулометрическому составу, и связывается это с неоднородностью почвообразующих пород. почва нефтяной месторождение сибирь

Характерной особенностью гранулометрического состава подзолистых почв является более четкая дифференциация по элювиально-иллювиальному типу, и проявляется она прежде всего в распределении илистой фракции, что находит отражение в строении иллювиальных горизонтов, верхняя часть которых характеризуется достаточно выраженными признаками иллювиирования (ореховатой структурой, более плотным сложением). В целом подзолистые почвы имеют несбалансированный по илу профиль; иллювиальное накопление, как правило, значительно выше обезыливания верхней толщи. Как указывается в работах [12, 13], литологическая основа иллювиального горизонта сформировалась значительно раньше матрицы элювиальных горизонтов и сочетает признаки современного и реликтового почвообразования.

На исследованной территории широкое распространение получили подзолистые почвы легкого (песчаного и супесчаного) гранулометрического состава. Данные почвы формируются на террасах рек, наиболее дренируемых участках водоразделов, сложенных однородными или слабослоистыми супесчаными и песчаными отложениями, под зеленомошно-кустарничковобагульниковым сосновым или кедровым лесом. В сочетании с легким гранулометрическим составом, кислой реакцией среды интенсивность процесса подзолообразования в таких почвах усиливается, что особенно четко проявляется в характерных морфологических особенностях основных генетических горизонтов: белесый бесструктурный горизонт А2 и насыщенный полуторными оксидами, органоминеральными соединениями и другими продуктами миграции ржаво-охристый иллювиальный горизонт. Доминирующее значение в составе гранулометрических фракций данных почв имеют песчаные фракции. Илистая фракция составляет всего лишь 4,4-7%, и в ее профильном распределении не наблюдается четких закономерностей.

Таблица 1

Гранулометрический состав исследуемых почв, %

Гранулометрический состав болотно-подзолистых почв по сравнению с собственно подзолистыми почвами также имеет слабую дифференциацию профиля по илу. Торфянисто-подзолистые почвы, формирующиеся на правобережье р. Оби (Кондаковское нефтяное месторождение), в значительной мере обеднены илистой фракцией, и вследствие неоднородности почвообразующих пород содержание песчаных фракций в них значительно больше. Длительное стояние высокорасположенных грунтовых вод и периодически промывной водный режим значительно сокращают возможность вымывания продуктов подзолообразования, вследствие чего происходят замедление проявления подзолистого процесса и сравнительно слабое перераспределение ила по профилю. Наблюдается утяжеление гранулометрического состава вниз по профилю торфянисто-глубокоподзолистых глеевых почв, что связано с накоплением пылеватых фракций и ила в иллювиальном горизонте и материнской породе. Минеральная толща болотно-подзолистых и болотных низинных почв претерпевает изменения под влиянием кислых растворов, фильтрующихся из сфагновой залежи, грунтовых, болотно-грунтовых вод или верховодки. В процессе естественной эволюции данных почв возрастает оглеение минеральной толщи, приводящее, в свою очередь, к диспергации минеральной массы почв [14].

Таким образом, почвы подзолистого типа почвообразования (глееподзолистые, собственно подзолистые, болотно-подзолистые), являющиеся наиболее распространенными на исследуемой территории, отличаются слабо выраженной дифференциацией илистой фракции по профилю, что находит свое отражение в работах ряда авторов и объясняется литологической неоднородностью материнских пород. Следует отметить, что почвы правобережной части р. Оби (Кондаковское месторождение) имеют более легкий (супесчаный, песчаный) гранулометрический состав. Почвы, формирующиеся на левобережье р. Оби (Аленкинское месторождение), характеризуются средне- и тяжелосуглинистым гранулометрическим составом. Изложенное выше позволяет заключить, что сочетание тяжелого гранулометрического состава и повышенного содержания илистой фракции должно обеспечить более благоприятные и более устойчивые физические свойства почв, формирующихся в пределах левобережья р. Оби (Аленкинский лицензионный блок).

Особенности структуры почвы и, следовательно, обусловленных ею структурно-функциональных физических свойств в значительной степени определяются составом и свойствами элементарных почвенных частиц и микроагрегатов. Элементарные почвенные частицы при определенных условиях могут слипаться, склеиваться, свертываться (коагулировать), формируя микроагрегатный состав почв. По предложению К.К. Гедройца [15], агрегаты диаметром менее 0,25 мм условно принято называть микроагрегатами. Именно у микроагрегатов появляется очень важное в агротехническом и мелиоративном отношении свойство - дополнительная внутриагрегатная пористость. В качестве интегральных показателей микроагрегированности почв предложено несколько коэффициентов. Однако чаще всего используется фактор структурности (Кс) [7, 9]. Результаты микроагрегатного анализа (рис. 1) указывают на то, что при всей неоднородности, связанной с различием состава почвообразующих пород, на разных типах геолого-геоморфологических поверхностей проявляются закономерности в профильном распределении, связанные с почвообразовательным процессом. Подзолообразование как агрессивный относительно минерального каркаса процесс отличается наиболее разрушительным действием, поэтому почвы подзолистого типа почвообразования характеризуются слабой микроагрегированностью, причем элювиальные горизонты менее агрегированы по сравнению с иллювиальными. Так, в глееподзолистой обычной мелкой тяжелосуглинистой почве (разрез 106.06) горизонт А2 богат агрегатами размером более 0,05 мм (рис. 1), а наибольшими значениями агрегированности, судя по фактору структурности, обладают иллювиальные горизонты (табл. 2). Глубокоподзолистая обычная тяжелосуглинистая почва (разрез 100.06) в связи со значительным содержанием физической глины (41,2-51,2%) обладает низкой микрооструктуренностью. Что касается подзолистых почв песчаного гранулометрического состава, то для них характерна очень слабая агрегированность, имеющая по классификации Н.А. Качинского [9] неудовлетворительную оценку.

Таблица 2

Почвенно-гидрологические показатели исследуемых почв