WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 |
УДК 504.75:911.375.227 (470.51)

На правах рукописи

НИКИТЕНКО Мария Анатольевна ВЛИЯНИЕ УРБАНИЗАЦИИ НА ТРАНСФОРМАЦИЮ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА И УСЛОВИЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ ГОРОДОВ СРЕДНЕГО ПРЕДУРАЛЬЯ (НА ПРИМЕРЕ Г. САРАПУЛА И Г. КАМБАРКИ) 03.00.16 - экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

ИЖЕВСК - 2007

Работа выполнена в ГОУВПО «Удмуртский государственный университет» на кафедре ботаники и экологии растений

Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук, профессор КУЗНЕЦОВ Максим Филиппович

Официальные оппоненты: доктор географических наук, профессор СТУРМАН Владимир Ицхакович кандидат биологических наук, доцент ДАВЛЕТОВ Ильдар Зинурович

Ведущая организация: Ижевская государственная сельскохозяйственная академия

Защита состоится « » 2007 г. в часов на заседании диссертационного совета КМ 212.075.05 при ГОУВПО «Удмуртский государственный университет» по адресу: 426034, г.

Ижевск, ул. Университетская, 1, корп. 1, ауд. 119. Факс (3412) 755866

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУВПО «Удмуртский государственный университет» по адресу:. 426034, г. Ижевск, ул. Университетская, 1, корп. 1.

Автореферат разослан « » 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор биологических наук, профессор О.Г. Баранова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Одной из важнейших особенностей современности является урбанизация территории стран с высокой долей городского населения. Эта проблема затрагивает и Российскую Федерацию.

Удмуртия – промышленно развитая республика, для которой актуальна проблема изучения городской среды. Несмотря на то, что вопросам охраны окружающей природной среды уделяется большое внимание на государственном уровне, практически проблемы урбанизированной среды, в особенности малых городов, таких как Сарапул и Камбарка, остаются недостаточно изученными. Исследование природной среды Сарапульского и Камбарского районов проводились лишь в рамках инженерно-геологических и инженерно-экологических изысканий при строительстве различных объектов. Недостаточное количество исследований побудило нас к комплексному исследованию важнейших компонентов экосистемы:

почвенного покрова и растений – городов Сарапула и Камбарки.

Цель и задачи. Цель данной работы - изучение влияния урбанизации на трансформацию почвенного покрова и условия функционирования растений промышленных городов Среднего Предуралья (на примере городов Сарапула и Камбарки). Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1) выявить разнообразие естественных и антропогенно преобразованных городских почв с отражением их на картографическом материале; 2) определить морфологические и агрохимические отличия данных почв; влияние степени нарушенности естественного сложения почв на загрязнение их тяжелыми металлами (ТМ); 3) установить закономерности накопления тяжелых металлов в почвах и растениях: пространственное распределение ТМ в почвах и растениях г. Сарапула и г. Камбарки; видовую специфику в накоплении ТМ растениями; сезонную динамику в накоплении ТМ растениями г. Сарапула; 4) оценить роль фолиарного поглощения элементов из атмосферы с целью очищения атмосферного воздуха от тяжелых металлов; сравнить трансформацию и степень загрязнения почв и растений в условиях городов Сарапула и Камбарки; 5) установить взаимосвязь между содержанием ТМ в почве, атмосфере и растениях; 6) рассмотреть приемы детоксикации избыточного содержания ТМ и условия оптимизации функционирования растений в городской экосистеме.

Научная новизна. Изучены малые города как модель урбаноэкосистемы, установлено, что в некрупных промышленных городах наблюдается трансформация морфологических, агрохимических свойств почв, степень которой зависит как от возраста города, так и развития транспортно-промышленного комплекса; определены пространственное содержание и концентрация ТМ в городских почвах разной степени нарушенности и в древесных растениях; выявлена видовая специфика, сезонная динамика накопления ТМ в растениях; рассмотрено фолиарное поглощение элементов растениями городов Сарапула и Камбарки; проведено сравнение степени трансформации почв и условий функционирования растений на территории данных городов; выявлена зависимость содержания ТМ в растениях от свойств почв; составлены карты загрязнения почв цинком и медью.

Практическая значимость работы. Результаты исследования могут быть использованы как основа для мониторинга состояния почв и древесных растений городов Сарапула и Камбарки. Полученные данные можно применять при озеленении городов, а также при планировании размещения детских садов, школ, оздоровительных учреждений.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на Всероссийской научно-практической конференции «Инновационная экономика и региональное инновационно-устойчивое развитие. Экологические аспекты регионального инновационно-устойчивого развития» (Чебоксары, 2006), на ежегодных научных конференциях преподавателей и сотрудников УдГУ (2003-2005).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, в том числе одна в издании, рекомендованном ВАК РФ.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Антропогенная деятельность оказывает негативное влияние на развитие городских почв. Наиболее значимыми процессами, протекающими в городских почвах, являются замещение естественного почвенного профиля антропогенным; изменение агрохимических свойств: увеличение показателей обменной кислотности, суммы поглощенных оснований, степени насыщенности основаниями, уменьшение значений гидролитической кислотности, содержания гумуса, подвижного фосфора, обменного калия с увеличением степени нарушенности естественного сложения почв.

2. Содержание тяжелых металлов в почвах и растениях городов Сарапула и Камбарки зависит от особенностей использования территории и расположением почв и растений относительно источников выбросов, а также от гранулометрического состава почв и вида почвообразующих пород.

Концентрация ТМ в почвах и растениях зависит от возраста города, степени развития промышленно-транспортного комплекса, что подтверждается значительным превышением значений концентраций тяжелых металлов в почвах и растениях города Сарапула по сравнению с Камбаркой, а также сравнением данных городов с г. Ижевском.

3. Поглощение ТМ растениями видоспецифично и элементоспецифично, поэтому в городах необходимо создавать разновидовые насаждения для максимального очищения атмосферы и почв от тяжелых металлов.

Декларация личного участия автора. Морфологическое описание, отбор проб растений и почв, химические анализы растений и почв, обработка материала выполнены лично автором.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, глав, выводов, списка литературы, включающего 235 источников, в том числе 18 на иностранных языках, и четырех приложений. Основной текст изложен на 143 страницах, иллюстрирован 14 рисунками и 22 таблицами.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Глава 1. Трансформация почв и растительного покрова в результате урбанизации (обзор литературы) На основании литературных данных рассмотрены проблемы трансформации и классификации почв, функционирующих в городе; подходы отечественных и зарубежных авторов к данной проблеме. Описаны свойства городских почв и их экологические функции, особенности растительного покрова в городе. Рассмотрена проблема загрязнения почвы и растений тяжелыми металлами и различные подходы к нормированию ТМ в данных блоках экосистемы.

Глава 2. Характеристика объектов исследования В главе даны краткая социально-экономическая характеристика и описание природных условий городов Сарапула и Камбарки.

Глава 3. Методика проведения исследований Особенности урбаноэкосистемы, рассмотренные в гл. 1 и 2, изменение основных характеристик ландшафта, преобразование естественной структуры исследуемых компонентов, накладывают отпечаток на методику пробоотбора в условиях города.

3.1. Сбор и химический анализ почвенных и ботанических образцов.

Выбор мест пробоотбора. Особенности городской среды зачастую не позволяют обеспечить равномерность отбора проб. Используемый в большинстве работ координатно-сеточный метод пробоотбора приходится дополнять определенными условиями, так как отобрать пробу в намеченной точке бывает не всегда возможно. В случае необходимости смещения точки предпочтение отдается "территории со сформированным почвенным профилем" (Методические рекомендации....1999). При этом геохимический подход трансформируется в педохимический, основной характеристикой которого является приуроченность отбора к относительно равновесным почвам, а не ежегодно обновляемым грунтам. Такой подход методически более объективен (Капелькина, 1991, Методические рекомендации..., 1999).

Разбивка территории на квадраты проведена с учетом масштаба обследования 1:25 000 (Методические рекомендации, 1999).

Для оценки степени накопления загрязняющих веществ использовался местный фоновый уровень, так как использование "абсолютного" среднеарифметического критерия (Водяницкий и др., 1995) в большинстве случаев не отражает реальную ситуацию. Объективнее использовать фон, определенный непосредственно для данной зоны (Авессаломова, 1991). Фоновый уровень может быть определен в естественных условиях по рекомендациям ряда авторов, при расстоянии от источников загрязнения не менее 50-80 км (Цемко и др, 1980; Махонько, 1976). Фоновый уровень для г. Сарапула определен по серым лесным почвам на элювиально-делювиальных суглинках и глинах, отобранных у деревни Оленье Болото Сарапульского района; для г. Камбарки – по дерновосреднеподзолистым почвам на аллювиальных отложениях, отобранных вблизи деревни Старые Копки Кизнерского района, поскольку по составу отложений, залегающих с поверхности, и почв район г. Камбарка достаточно близок к району п. Кизнер.

Фоновый уровень для растений определен по усредненным данным для исследуемых пород, отобранных в местах сбора почвенных образцов.

Отбор проб почвенного покрова. Отбор проб осуществлялся из поверхностного слоя почв с охватом большей части города (с акцентом на селитебной части). Для анализа брались смешанные образцы, техника отбора образцов стандартная (Методические рекомендации…, 1981; Важенин, Лучина, 1982; Вирченко и др., 1982; Методические рекомендации...., 1987;

Кузнецов, 1997; Методические рекомендации..., 1999).

Отбор почвенных проб по профилю, описание места закладки разреза, рельефа, растительного покрова, выделение и описание генетических горизонтов производились по общепринятым правилам (Инструкция, 1975;

Классификация почв СССР, 1977; Морфологическая характеристика.., 1997).

Образцы отбирались для общей характеристики почв и для анализа на ТМ в виде средней смешанной пробы. Инструменты, упаковка, требования к отбору и хранению аналогичны требованиям к поверхностным пробам.

Отбор проб растительного покрова. Отбор растительных образцов – листьев древесных пород, осуществлялся в конце вегетационного периода 2004-2005 годов. Для характеристики сезонной динамики в накоплении ТМ в растениях были отобраны образцы в течение месяцев с мая по сентябрь с интервалом в 30 дней. Из-за отсутствия систематизированных данных по распределению ТМ в отдельных видах, органах растений, в 2004-05 гг.

проведен отбор листьев доминирующих видов древесных пород в местах расположения разрезов: в г. Сарапуле - береза повислая (Betula pendula), клен ясенелистный (Асег negundo), липа сердцелистная (Tilia cordata), тополь бальзамический (Populus balsamifera), клен платановидный (Acer plathanoides), дуб обыкновенный (Querqus robur); в г. Камбарке - береза повислая (Betula pendula), клен ясенелистный (Асег negundo), липа сердцелистная (Tilia cordata), ель обыкновенная (Picea excelsa), сосна обыкновенная (Pinus sylvestris). Образцы отбирались на нижних ветках взрослых деревьев и подросте, с указанием места отбора, расстояния от транспортных магистралей, вида, диаметра дерева, высоты взятия пробы.

Отбиралась смешанная проба с деревьев одного вида. Отбор проводился в сухую погоду, как минимум после 3-х дней без осадков (дня исключения занижения результатов за счет фиксируемого В.Б. Ильиным и М.Д Степановой (1981) вымывания элементов). Выделение средней пробы соответствовало ГОСТ 27262-87. При работе учитывались соответствующие рекомендации (Методические рекомендации..., 1981; Ципленков и др., 1981;

Обухов, Плеханова, 1991). В целом для исследований было отобрано образцов растений в г. Сарапуле и 100 – в г. Камбарке.

Химический анализ почвенных и растительных образцов. В почвенных пробах были определены следующие агрохимические показатели:

содержание органического вещества (гумуса) - по И.В. Тюрину в модификации В.Н Симакова (ГОСТ 26213-91), обменная кислотность (рН) в растворе KCI - потенциометрически по методу ЦИНАО (ГОСТ 26483-85);

гидролитическая кислотность (Н, ммоль-экв/100 г почвы) – потенциометрически - по методу Каппена в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26212-91); сумма поглощенных оснований (S, ммоль-экв/100 г почвы) - по Каппену-Гильковицу (ГОСТ 27821-88); расчет степени насыщенности основаниями (V, %) - по сумме поглощенных оснований и гидролитической кислотности; содержание подвижных форм фосфора и калия (мг/кг почвы) по Кирсанову в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26207-91).

Содержание в почвах подвижных форм Мn, Fe, Сu и Zn определялось атомно-абсорбционным методом в 1 н. НСl при соотношении почв и раствора 1:10 на приборе «Спектр-1". Выбор именно этой вытяжки обусловлен ее универсальностью. Применение ее многими исследователями в течение значительного времени (Иванов, 1973; Зырин. 1976; Коробий, 1977;

Журавлева, 1978; Тихомиров, 1979, Ильин 1981,1988; Ринькис, Ноллендорф, 1982; Никифорова, 1991; Химическое загрязнение …,1991; Касимов, 1995;

Кайгородова, 1996; Кадацкий. 2001; Zheng, 1995 и др.) позволяет сравнить и обобщить результаты. Относительная агрессивность экстрагента позволяет определить не столько ближний резерв данных веществ, доступных растениям, но в большей части потенциально доступное количество ТМ, что особенно важно в целях мониторинга (Якушевская. 1973; Собачкина, 1982;

Ильин, 1985, 1988, 1991 и др.).

Pages:     || 2 | 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»