Оцінка ступеню відновлення індустріальних ландшафтів на основі біомасових характеристик рослинності та тривимірного моделювання ґрунтового покриву
DOI:
https://doi.org/10.32999/ksu1990-553X/2019-15-4-4Ключові слова:
геоінформаційні технології, відвал, субстрат, примітивні ґрунти, біомаса, фітоценоз.Анотація
Досліджено структуру ґрунтового покриву та біомасові показники рослинних угруповань відвалу гірничо-збагачувального виробництва АрселорМіттал Кривий Ріг. Деталізацію структури ґрунтового покриву та параметрів контурів виконано з використанням тривимірного моделювання. Використання тривимірного моделювання порівняно з картуванням для опису саме індустріальних ландшафтів дає об’єктивніші результати, що відображається у зростанні площі моделі майже на 50%. Зокрема, для досліджуваного відвалу площа за картографічною моделлю становить 38 га, а за тривимірною моделлю – 55 га, відповідно, поправочний коефіцієнт складає 1,44. Доведено, що застосування об’ємних моделей необхідне для прогнозування динаміки та шляхів прискорення самозаростання техногенних об’єктів, а також для оцінки якості виконання нанесення родючих та потенційно родючих порід на поверхню техногенно порушених територій. Структура ґрунтового покриву відвалу представлена комбінаціями примітивних ґрунтів різного генезису і потужності з суцільно кристалічними та кам’янистими субстратами. Більш розвинуті ґрунти приурочені до ділянок, відсипаних глинистими або суглинистими гірськими породами. Виходячи з показників біомаси рослинних угруповань, найбільш пристосованими для виживання та розповсюдження на техногенних субстратах, представлених суглинками, є фітоценози з домінуванням Koeleria cristata, Achilea nobilis та Lathyrus tuberosus, а для субстратів, складених переважно кам’янистими уламками – Securigera varia, Hieracium echioides та Poa angustifolia. Угруповання Koeleria cristata формують найбільшу біомасу на суглинках – 103,4 г/м2. На уламках залізистих кварцитів та сланців найбільша кількість біомаси утворюється у фітоценозах з домінуванням Securigera varia – 20,9 г/м2. Середні показники біомаси трав’янистих угруповань індустріальних територій становлять для суглинистих порід – 21,8 г/м2, для скельних – 6,9 г/м2.
Посилання
BODNER G., SCHOLL P., LOISKANDL W., KAUL H.P. (2013). Environmental andmanagement influences on temporal variability of near saturated soilhydraulic properties. Geoderma, 204: 120–129.
BUKOWSKI A.R., PETERMANN J.S. (2014). Intraspecific plant-soil feedback and intraspecific overyielding in Arabidopsis thaliana. – Ecol. Evol., 4: 2533–2545.
BULAVA L.N. (1998). Landshaftnyi analiz territorii dlya celey rekultivacii i racionalnogo ispolzovaniya narushennyh zemel (na primere Krivorojskogo gornopromyshlennogo rayona). Dissertation candidate of geographical sciences degree. Kiev. 160 p. (in Russian)
DENISIK G.І. (1998). Antropogenni landshafti Pravoberezhnoyi Ukrayiny. Vinnitsya: Arbat, 292 p. (in Ukrainian)
DIAS T., CLEMENTE A., MARTINS-LOUÇÃO M.A., SHEPPARD L., BOBBINK R., CRUZ C. (2014). Ammonium as a driving force of plant diversity and ecosystem functioning: observations based on 5 years’ manipulation of N dose and form in a Mediterranean ecosystem. PLoS ONE, 9(4): e92517.
DOBROVOLSKIY I.A. (1979). Ekologo-biogeocenoticheskie osnovy optimizacii tehnogennyh landshaftov stepnoy zony Ukrainy putem ozeleneniya i oblesneniya (na primere Krivorojskogo jelezorudnogo basseina). Dissertation doctor of biological sciences degree. Dnepropetrovsk, 240 p. (in Russian)
DOLINA О.О., SMETANA О.М. (2014). Territorial pattern and classification of soils of Kryvyi Rih Iron-Ore Basin. Visn. Dnipropetr. Univ. Ser. Biol. Ekol., 22(2): 161–168. (in Ukrainian)
EKOLOGICHESKIE osnovy rekultivacii zemel (1985). Chernova N.M. (ed.). M.: Science, 181 p. (in Russian)
ETEREVSKA L.V. (1977). Recultivation of lands. Kiev Urozhai, 128 p.
FORKUOR G., HOUNKPATIN O.K.L., WELP G., THIEL M. (2017). High Resolution Mapping of Soil Properties Using Remote Sensing Variables in South-Western Burkina Faso: A Comparison of Machine Learning and Multiple Linear Regression Models. PLoS ONE, 12(1): e0170478.
FRIDLAND V.M. (1984). Struktury pochvennogo pokrova mira. Mysl’, Moscow (in Russian)
GILLHAUSSEN P., RASCHER U., JABLONOWSKI N.D., PLIICKERS C., BEIERKUHNLEIN C., TEMPERTON V.M. (2014). Priority Effects of Time of Arrival of Plant Functional Groups Override Sowing Interval or Density Effects: A Grassland Experiment. PLoS ONE, 9(l):e86906.
GOLUBETS M.A., MARYSKEVICH O.G., KROK B.O. (2003). Ecological potential of terran ecosistems. Lviv: Polly, 180 p. (in Ukrainian)
GROENENDYK D.G., FERRE T.P., THORP K.R., RICE A.K. (2015). Hydrologic-Process-Based Soil Texture Classifications for Improved Visualization of Landscape Function. PLoS ONE, 10(6): e0131299.
HENGL T., DE JESUS J.M., MACMILLAN R.A., BATJES N.H., HEUVELINK G.B.M., RIBEIRO E. (2014) SoilGrids1km — Global Soil Information Based on Automated Mapping. PLoS ONE, 9(8): e105992.
HENGL T., MENDES DE JESUS J., HEUVELINK G.B.M., RUIPEREZ GONZALEZ M., KILIBARDA M., BLAGOTIC A. (2017). SoilGrids250m: Global gridded soil information based on machine learning. PLoS ONE, 12(2): e0169748.
HOLLAND E.P., AEGERTER J.N., DYTHAM C., SMITH G.C. (2007). Landscape as a Model: The Importance of Geometry. PLoS Comput Biol, 3(10): e200.
JUNFU D., XIAOYONG C., SHUPING W., FANG W., ZHE P., NING X., GUOQIANG Z., SHIPING W. (2016). Changes in Biomass and Quality of Alpine Steppe in Response to N & P Fertilization in the Tibetan Plateau. PLoS ONE, 11(5): e0156146.
MOSYAKIN S.L., FEDORONCHUK M.M. (1999). Vascular Plants of Ukraine. A nomenclature Checklist. Kiev, 345 p.
NAZARENKO I.I., POLCHINA S.M., NIKORYCH V.A. (2004). Gruntoznavstvo. Knygi-ХХІ, Chernivtsy (in Ukrainian)
PENG Y., XIONG X., ADHIKARI K., KNADEL M., GRUNWALD S., GREVE M.H. (2015). Modeling Soil Organic Carbon at Regional Scale by Combining Multi-Spectral Images with Laboratory Spectra. PLoS ONE, 10(11): e0142295.
SCHIRRMANN M., GEBBERS R., KRAMER E., SEIDEL J. (2011). Soil pH Mapping with an On-The-Go Sensor. Sensors, 11, 573–598.
SMETANA A.N., JAROTCHUK J.V., DOLINA A.A., MYKHAILENKO I.L. (2012). Spatial differentiation of post-industrial landscape ecological potential (waste dump of “pershotravnevyi” quarry of jsc “northern mining combine plant”). Questions of bioindication and ecology, 17(1): 34–54. (in Ukrainian)
SMETANA N.G., MAZUR A.E., KRASOVA O.O. (1997). Sintaksonomiya rastitelnosti zhelezorudnyh otvalov Krivbassa. «Biologicheskaya rekultivaciya narushennyh zemel»: mat. mezhd. sovesh. Ekaterinburg, 280: 215–219. (in Russian)
SMETANA O.M., DOLINA O.O., YAROSHCHUK Y.V., KRASOVA O.O., RUDIUK D.O. (2013). Development of the ingulets regional ecocorridor: problems and perspectives. Ukr. Bot. J., 70(4): 457–466. (in Ukrainian)
SUH J., LEE H., CHOI Y. (2016). A Rapid, Accurate, and Efficient Method to Map Heavy Metal-Contaminated Soils of Abandoned Mine Sites Using Converted Portable XRF Data and GIS. Int. J. Environ. Res. Public Health, 13: 1191.
TRUBETSKOY K.N., POTAPOV M.G., VINNITSKY K.E., MEL’NIKOV N.N. (1994). Otkrytye gornye raboty: spravochnik (Open Pit Mining: Manual). M.: Gornoe byuro, 500 p. (in Russian).
TYCHONENKO D.G. (2001). Do pytannya pro klasifikatsiju gruntiv Ukrainy. Gruntoznavstvo, 1(1–2): 15–22 (in Ukrainian)
VTOROV P.P., DROZDOV N.N. (2001). Biogeografiya: Ucheb. dlya stud. vy`ssh. ucheb. zavedenij. M.: VLADOS-PRESS, 304 p. (in Russian)
WANG JH, LI FR, DONG LH. (2018). Additive aboveground biomass equations based on different predictors for natural Tilia Linn. The Journal of Applied Ecology, 29: 3685–3695.
XIAO R., JIANG D., CHRISTAKOS G., FEI X., WU J. (2016). Soil Landscape Pattern Changes in Response to Rural Anthropogenic Activity across Tiaoxi Watershed, China. PLoS ONE, 11(11): e0166224.
YAO R., YANG J., WU D., XIE W., GAO P., JIN W. (2016). Digital Mapping of Soil Salinity and Crop Yield across a Coastal Agricultural Landscape Using Repeated Electromagnetic Induction (EMI) Surveys. PLoS ONE, 11(5): e0153377.
ZAITSEV G.N. (1984). Matematicheskaya statistika v eksperimentalnoy botanike. Moscow.: Nauka, 424 p. (in Russian)
ZHANG L., YU D., SHI X., XU S., XING S., ZHAO Y. (2014). Effects of Soil Data and Simulation Unit Resolution on Quantifying Changes of Soil Organic Carbon at Regional Scale with a Biogeochemical Process Model. PLoS ONE, 9(2): e88622.
ZHANG Q., BUYANTUEV A., LI F.Y., JIANG L., NIU J., DING Y., KANG S., MA W. (2017). Functional dominance rather than taxonomic diversity and functional diversity mainly affects community aboveground biomass in the Inner Mongolia grassland. Ecol Evol., 7:1605–1615.
ZVONKOVA T.V. (1970). Prikladnaya geomorfologiya. Moscow: Vyssh. shk., 271 p. (in Russian)
