Влияние факторов окружающей среды на состояние древесной растительности парковых ландшафтов
Скачать 0.57 Mb.
|
На правах рукописи КУРИНСКАЯ НАДЕЖДА ВИКТОРОВНА ВЛИЯНИЕ ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА СОСТОЯНИЕ ДРЕВЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ПАРКОВЫХ ЛАНДШАФТОВ 03.00.16 – экология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Ростов-на-Дону-2006 Работа выполнена на кафедре экологии и лесных мелиораций Новочеркасской государственной мелиоративной академии Научный руководитель: кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Шумакова Галина Евгеньевна Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Арефьев Юрий Федорович кандидат биологических наук, доцент Вахненко Дмитрий Валерьевич Ведущая организация: Южно-Российский государственный технический университет, г. Новочеркасск Защита состоится 10 ноября 2006 года в 14.30 на заседании диссертационного совета К 212.208.07 по биологическим наукам при Ростовском государственном университете по адресу: 344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Б. Садовая, 105, РГУ,304 ауд. (E-mail: sk@bio.rsu.ru; факс: (863) 263-87-23) С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ростовского государственного университета по адресу: 344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 148. Автореферат разослан «____» октября 2006 г. Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук, доцент О.Ф. Пелипенко Общая характеристика работы Актуальность работы. На урбанизированных территориях, испытывающих высокую техногенную нагрузку, важную роль в защите окружающей природной среды играют зеленые насаждения, поэтому их необходимо преобразовывать и сохранять с учетом функциональной роли городских насаждений. Территория города Новочеркасска, насыщена крупными промышленными предприятиями и находится под воздействием выбросов ОАО «НчГРЭС». Государственная экологическая экспертиза в своем заключении от 22.02.2000 года определила, что территория г. Новочеркасска может быть отнесена к зоне чрезвычайной экологической ситуации. Состояние окружающей природной среды в городе и в настоящее время остается неудовлетворительным. Это объясняется рядом специфических факторов, таких, как высокая концентрация промышленных предприятий в одном районе города, насыщенность движения автотранспорта на отдельных магистралях, высокая степень подтопления (в основном промышленного района города) грунтовыми водами, недостаточное количество зеленых насаждений. С момента основания г. Новочеркасска возникла проблема его озеленения, т.к. вокруг расстилалась ковыльная степь. Зеленые насаждения на территории агломерации «город Новочеркасск» в основном являются специальными насаждениями. Они выполняют санитарно-гигиенические, микроклиматические, эстетические и рекреационные функции. Площадь озелененных территорий составляет 2639,39 га или 22,5% городской территории (Экологический вестник Дона, 2005). Количество зеленых насаждений на одного жителя г. Новочеркасска в настоящее время составляет 12,2 м2 , что на 3,8 м2 меньше нормы, установленной СНиП 2.07.80 г. Современное состояние городских зеленых насаждений на различных типах и категориях озеленения показывает высокую степень воздействия негативных антропогенных факторов, присущих урбанизированным территориям, закономерно приводящих к ослаблению древесной растительности, преждевременному старению, поражению болезнями и вредителями, и к гибели насаждений. Сбор и систематизация информации о степени загрязнения почвы и грунтовых вод токсичными элементами и соединениями, а также реакции на них древесных растений в городских условиях являются актуальной экологической проблемой урболандшафтов. Цель и задачи исследования. Цель исследований – изучение влияния факторов окружающей среды на состояние древесной растительности парковых ландшафтов. В связи с намеченной целью были поставлены основные задачи исследования:
Объекты и методы исследования. Для достижения указанной цели и решения поставленных задач в качестве объектов исследования были выбраны древесные насаждения, почвы и грунтовые воды парковых ландшафтов города Новочеркасска. На пробных площадях проводились литохимические, биогеохимические и атмохимические наблюдения, а также наблюдения за грунтовыми водами. Основные положения, выносимые на защиту:
Научная новизна работы. Впервые были произведены комплексные многокомпонентные исследования парковых ландшафтов степной зоны, на примере г. Новочеркасска. Прослежено взаимовлияние древесных насаждений, почв и грунтовых вод. Определены видовые особенности древесных растений в отношении различных загрязнителей. Изучены корреляции в сопряженном изменении концентраций загрязняющих веществ в древесных растениях, почвах и грунтовых водах. Практическая значимость работы. Полученные данные могут быть использованы для совершенствования подходов и методов мониторинга загрязнения древесных насаждений, почв и грунтовых вод парковых ландшафтов и сопредельных с ними территорий. Полученные материалы могут послужить основой при подборе пород для озеленения г. Новочеркасска и других урболандшафтов степной зоны. Личный вклад автора. Работа является итогом цикла научных исследований, выполненных лично автором на кафедре экологии и лесных мелиораций Новочеркасской государственной мелиоративной академии в период с 2002 по 2006 гг. Апробация работы. Основные положения работы в целом и отдельные ее положения обсуждались и получили одобрение на 9 конференциях: «Экологические аспекты агропромышленного комплекса» (пос. Персиановский, 2003); Всероссийская конференция «Интеграция науки, образования и производства для развития лесного хозяйства и лесопромышленного комплекса» (Воронеж-Краснодар, 2004); «Оптимизация агроландшафтов, проблемы и перспективы развития агролесомелиорации и защитного лесоразведения» (Волгоград, 2004); Международная конференция «Природноресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России» (Пенза, 2005); Всероссийская конференция «Социальное развитие России: состояние, проблемы, перспективы» (Майкоп, 2005); «Проблемы землеустройства и кадастров» (Москва, 2005); «Лесоводство и лесные мелиорации – 85 лет лесохозяйственному факультету» (Новочеркасск, 2005); Международная конференция «Теория и практика агролесомелиорации» (Саратов, 2005); Международная научная конференция «Экология и биология почв: проблемы диагностики и индикации» (Ростов н/Д, 2006). Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ. Доля участия автора в публикациях составляет 40% (1 п.л.). Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 190 страницах печатного текста, состоит из введения, 5-ти глав, выводов, практических рекомендаций, списка литературы и приложения; содержит 39 таблиц, 33 рисунка и 10 таблиц двух приложений. Список литературы включает 255 источников, из них 24 на иностранных языках. Автор глубоко признателен за помощь в работе научному руководителю к.с.-х.н., доценту Г.Е. Шумаковой, к.с.-х..н., проф. В.В. Засоба, д.б.н. В.В. Приваленко, д.с.-х.н., доц. С.И. Колесникову, к.с.-х.н. Е.М. Антоненко. CОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ На основе анализа литературных данных рассмотрены проблемы парковых ландшафтов, как элементов урбосистем. Наибольшее внимание уделено воздействию техногенного загрязнения на основные компоненты парков: почвы - грунтовые воды - древесные насаждения. Рассмотрены адаптивные способности древесных растений и изменение их функциональной роли под влиянием факторов окружающей среды урбанизированных территорий. ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Исследования выполнялись в 2003-2006 г. в городе Новочеркасске Ростовской области. Объектами исследования являлись абиотические и биотические компоненты экосистем парковых ландшафтов: древесные насаждения, почвы и грунтовые воды. В соответствии с поставленными задачами были заложены 3 ландшафтных профиля и 15 постоянных пробных площадей (ППП) на территории парковых зон б. Первомайского и б. Промышленного района города Новочеркасска (ОСТ 56-69-83). ППП отличались друг от друга удаленностью от источников загрязнения и автомагистрали (50, 100, 150, 250 и 350 м). На пробных площадях проводились литохимические, биогеохимические и атмохимические наблюдения, а также велись наблюдения за грунтовыми водами. В парковых ландшафтах, согласно функциональной модели обменных процессов, изучалась миграция отдельных элементов, тем самым устанавливались связи между атмосферой и растительностью, между растительностью, почвами и грунтовыми водами, т.е. между всеми основными компонентами ландшафта. Химический анализ проб выполнялся в экоаналитической лаборатории ФГНУ РосНИИПМ. Литохимические исследования включали: закладку и описание почвенных разрезов на ландшафтных профилях, отбор образцов с каждого генетического горизонта. Точечные пробы почвы отбирались в соответствии с ГОСТом 17.4.3.01-83. Содержание тяжелых металлов определялось в почве в двух формах кислоторастворимой и подвижной (РД 52.18.191–89). В образцах почвы определяли pH водной вытяжки (ГОСТ 26423-85) и содержание гумуса (по Тюрину) ГОСТ26213-91. В местах закладки почвенных разрезов были пробурены скважины. Для выявления положения уровней грунтовых вод при вскрытии водоносных горизонтов был произведен отбор проб, а также замер уровня воды. Отобранные пробы грунтовой воды подвергались комплексному химическому анализу. Также определялось в пробах воды наличие тяжелых металлов (РД 52. 18. 191 – 89). На пробных площадях проводилась дендрологическая, морфологическая и биоэкологическая оценки древесных насаждений. Растительные образцы для анализа отбирали в течение вегетационного периода (июнь, июль, август). Отбор листьев проводился методом средней пробы. С каждого дерева отбиралось не менее 500 граммов смешанной пробы листьев. Наземная фитомасса, а также содержание металлов в листьях изучались на 192 деревьях. Пылефильтрующая способность древесных растений рассчитывалась по уравнению, предложенному Я.Супука. Площадь поверхности листьев определялась весовым методом с учетом переводного коэффициента для каждой древесной породы (Дорогань, Филлипов, 1994). Деревья оценивались по шкале категорий состояния лиственных пород (Санитарные правила в лесах РФ, 1998). Насаждениям парковых ландшафтов давалась эстетическая и санитарно-гигиеническая оценка (по шкалам ВО "Леспроект"), биологическая устойчивость (по шкале МЛТИ) и рекреационная оценка (по ВО "Леспроект"). Итоговую рекреационную оценку находили путем перемножения классов (баллов) каждой шкалы, без учета типа ландшафта. При статистической обработке данных полевых и лабораторных исследований использованы стандартные методики корреляционного и регрессонного анализов, применяемых для обработки результатов изучения разного рода биологических объектов (Доспехов, 1985, Лакин, 1990). ГЛАВА 3. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ПОЧВ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА НАСАЖДЕНИЯ ПАРКОВЫХ ЛАНДШАФТОВ В соответствии с геоморфологическим районированием исследуемая территория характеризуется: страна Русская равнина; провинция Предкавказских равнин; область Приазовская эрозионно-аккумулятивная наклонная равнина (восточная часть). По современной классификации таксономия исследованных почв следующая: черноземы обыкновенные южно-европейской фации карбонатные мощные слабогумусированные тяжелосуглинистые и легкоглинистые на желто-бурых и палево-бурых лессовидных глинах и суглинках. Для характеристики почв на ландшафтных профилях определялись факторы, оказывающие значительное влияние на рост и состояние древесных пород, такие, как содержание гумуса и величина рН в верхних горизонтах почвенных разрезов. Содержание гумуса в верхнем горизонте почв рощи «Весна» лежит в пределах от 4,5 до 6,2%, что является оптимальным для произрастающих на данных почвах древесных растений (клен ясенелистный, дуб черешчатый, ясень обыкновенный, ясень зеленый). Реакция среды верхних горизонтов почв характеризуется как нейтральная (рН - 6,8 - 7,6). В парке им. 50-летия Октября отмечается замедление процесса образования органического вещества в связи с ежегодной уборкой листового опада, «оголением» верхнего слоя почв, что подтверждается более низким содержанием гумуса (3,4 – 4,1%), по сравнению с почвами рощи «Весна». Величина рН верхних горизонтов почв от 7,2 до 7,8 – нейтральная и слабощелочная реакция среды. На территории парка при ДК ОАО НПО «НЭВЗ» содержание гумуса в верхнем горизонте почв варьируется в пределах от 4,6 до 5,2%. Отмечено снижение содержания гумуса (3,9 - 4,4%.) на расстоянии 100-150 м от автомагистрали в связи с расположением зоны активного отдыха с максимальной рекреационной нагрузкой. Реакция среды верхних горизонтов почв характеризуется как нейтральная (рН - 6,5 - 7,4). Почвы являются основной депонирующей средой, где происходит многолетняя аккумуляция большей части техногенных загрязняющих веществ, и идет их перераспределение в грунтовые воды, подстилающие породы и биоту. В Ni Cu Zn 2003-2005 изучалось накопление потенциально подвижных форм тяжелых металлов (Ni, Cu, Zn, Cd, Pb) в черноземах парковых зон г. Новочеркасска. Степень подвижности элементов определяется как процентное содержание кислоторастворимых форм элементов по отношению к их валовому содержанию в конкретных почвах. Также изучалась миграция тяжелых металлов по профилю почв, так как каждый почвенный профиль с хорошо развитыми горизонтами имеет свои собственные характеристики движения микроэлементов. Результаты исследований приведены на рисунке 1.   мг/кг Cd     Pb мг/кг     роща «Весна»; парк им. 50-летия Октября; парк при ДК ОАОНПО «НЭВЗ»Рис. 1. Профильное распределение тяжелых металлов в почвах парковых ландшафтов Результаты проведенных исследований обработаны методами математической статистики, были вычислены медианы значений концентрации по местам отбора проб, средние значения, доверительный интервал и стандартные отклонения. Профильное распределение никеля в парковых почвах имеет неоднозначный характер. В почвах рощи «Весна» наибольшее содержание Ni отмечено в верхних горизонтах, затем вниз по профилю наблюдается равномерное уменьшение, что соответствует естественному распределению при биоаккумуляции Ni. В профиле почв парков (парк им. 50-летия Октября, парк при ДК ОАО НПО «НЭВЗ») присутствуют пики аккумуляции никеля (60 - 80 см), здесь имеет место иллювиальная аккумуляция. Это объясняется гранулометрическим составом почв (преобладание глинистой фракции) и длительными антропогенными нагрузками сопредельной территории (промзоны). Среднее значение концентрации никеля по всей выборке составляет для ландшафтных профилей: роща «Весна» 86,65 мг/кг; парк им. 50-летия Октября 53,46 мг/кг; парк при ДК ОАО НПО «НЭВЗ» 116,44 мг/кг. По результатам измерений на экологическом профиле роща «Весна» и парк при ДК ОАО НПО «НЭВЗ» медианные и средние значения превосходят ПДК (85 мг/кг). Аккумуляция в верхних горизонтах – обычная черта распределения Cu в почвенном профиле, что отражает его биоаккумуляцию, а также современное антропогенное влияние. Но в профиле почв парка им. 50-летия Октября присутствуют пики аккумуляции меди (60 - 80 см), происходит иллювиальная аккумуляция. Почвы данной территории ранее были погребены, и накопленные ТМ переместились в иллювиальные горизонты. Среднее значение концентрации меди по всей выборке составляет: для экологического профиля роща «Весна» 50,6 мг/кг; для парка им. 50-летия Октября 53,6 мг/кг; для парка при ДК ОАО НПО «НЭВЗ» 73,2 мг/кг. Превышающие значения Cu по отношению к ПДК (55,0 мг/кг) в 2-2,5 раза характерны для верхних горизонтов почв на экологическом профиле - парк при ДК ОАО НПО «НЭВЗ» на расстоянии 250 м от автомагистрали. Zn легко адсорбируется как минералами, так и органическими компонентами, поэтому в большинстве типов почв наблюдается его аккумуляция в верхних горизонтах. На экологических профилях наблюдаются пики аккумуляции цинка. На территории парка им. 50-летия Октября – 60-80 см; парка при ДК ОАО НПО «НЭВЗ» - 80 – 120 см. Это связано с уменьшением pH почв по почвенному профилю и возрастающей подвижностью цинка. Среднее значение концентрации цинка по всей выборке составляет: для экологического профиля роща «Весна» 170,9 мг/кг; парк им. 50-летия Октября 164,9 мг/кг; парк при ДК ОАО НПО «НЭВЗ» 165,9 мг/кг, что превышает значение ПДК (100 мг/кг). Профильное распределение кадмия в парковых почвах имеет неоднозначный характер. В почвах рощи «Весна» наибольшее содержание Cd отмечено в верхних горизонтах, затем вниз по профилю наблюдается равномерное уменьшение, что соответствует естественному распределению при биоаккумуляции Cd, затем происходит увеличение кадмия в иллювиальном горизонте, до концентраций близких к верхним горизонтам. В профиле почв парков (парк им. 50-летия Октября, парка при ДК ОАО НПО «НЭВЗ») присутствует иллювиальная аккумуляция кадмия. В горизонте С (80 – 120 см) содержание Cd выше, чем в верхнем горизонте, это объясняется гранулометрическим составом почв, преобладанием глинистой фракции, где и происходит адсорбция кадмия. Среднее значение концентрации кадмия по всей выборке составляет: для экологического профиля роща «Весна» 0,58 мг/кг; для парка им. 50-летия Октября 0,54 мг/кг; для парка при ДК ОАО НПО «НЭВЗ» 1,023 мг/кг, что превышает значение ПДК (0,17 мг/кг). Максимальные концентрации кадмия (превышающие ПДК в 5 раз и более) наблюдаются в верхнем горизонте почв на расстоянии 50 м от автомагистрали для всех парковых ландшафтов. По-видимому, основным источником поступления кадмия в этих зонах является автотранспорт. Проведенными исследованиями установлено, что в верхних горизонтах почвы содержание свинца выше, чем нижележащих. Это обусловлено высокой адсорбционной способностью гумусового горизонта почв по отношению к свинцу. С другой стороны, отмечается миграция свинца в иллювиальные горизонты (роща «Весна, парк им. 50-летия Октября, парк при ДК ОАО НПО «НЭВЗ» – 60 - 80 см), это свидетельствует, что в фиксации свинца почвой, хотя и в меньшей степени, участвуют глинистые минералы. Среднее значение концентрации свинца по всей выборке составляет: для экологического профиля роща «Весна» 36,6 мг/кг; парк им. 50-летия Октября 37,0 мг/кг; парк при ДК ОАО НПО «НЭВЗ» 42,8 мг/кг, что превышает значение ПДК (32 мг/кг). Максимальные концентрации свинца (превышающие ПДК в 1,5 – 2,5 раза) наблюдаются в верхнем горизонте почв на расстояние: 100 м от автомагистрали на территории рощи «Весна»; 50 м на территории парка им. 50-летия Октября; 250 м на территории парка при ДК ОАО НПО «НЭВЗ». Основным источником поступления свинца в почвы парковых ландшафтов является автотранспорт, поэтому степень накопления свинца в верхних горизонтах почвы определяется типом транспортной нагрузки и свойствами почвы (pH, % содержание гумуса), сочетания которых создают большое разнообразие значений содержания свинца в почве. Количество проб почв, с превышением содержания тяжелых металлов по отношению к ПДК приведено в таблице 1. Таблица 1 Количество проб почв с превышением содержания тяжелых металлов по отношению к ПДК (2003-2005г)
Тяжелые металлы в почвах парковых ландшафтов образуют следующий ряд по количеству проб почв, с превышением по отношению к ПДК (в порядке снижения): - роща «Весна», парк при ДК ОАО НПО «НЭВЗ» – Cd>Zn>Pb>Ni>Cu; - парк им. 50-летия Октября - Cd>Zn>Pb>Cu>Ni. Отмечено увеличение среднего суммарного коэффициента химического загрязнения почв парковых ландшафтов (роща «Весна» - 2003г. - 6,8 – 2005г. - 9,0; парк при ДК ОАО НПО «НЭВЗ» - 2003г. – 10,2 – 2005г. – 14,2). | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Апиа (Самоа): 3-я конференция ООН по малым островным развивающимся странам Бруней Петрозаводск (Республика Карелия): Семинар «Влияние экологических факторов на состояние здоровья населения. Задачи и перспективы».... |  | Диплом Влияние различных факторов окружающей среды на частотную восприимчивость... Влияние различных факторов окружающей среды на частотную восприимчивость человеческих органов слуха |
| Состояние окружающей природной среды на территории зато северск в... Администрации зато северск при участии заинтересованных служб и организаций города. Составители попытались дать характеристику динамики... | | Влияние среды на здоровье населения” Влияние городской среды на здоровье населения В целом, кризисный характер взаимоотношений городов с окружающей средой можно определить как несоответствие масштабов урбанизации... |
| Экология человека как научная Место экологии человека в системе экологического знания. Предмет экологии человека – антропоэкологические взаимодействия. Понятие... | | И охраны окружающей среды администрации города ижевска доклад об экологической обстановке Администрация города/Структурные подразделения Администрации города Ижевска/Управление природных ресурсов и охраны окружающей среды... |
| Исследовательская работа «Мусор- источник загрязнения окружающей среды» Откуда же берется мусор? «Как же сократить это безумное количество выбрасываемого мусора?». «Как он влияет на окружающую природу».... | | Клиническая лабораторная диагностика Оценка среды обитания человека, а также других факторов, определяющих состояние здоровья населения |
| Государственный комитет по охране окружающей среды ханты-мансийского... Государственным Комитетом по охране окружающей среды Ханты-Мансийского автономного округа при участии территориальных специально... | | Государственный комитет по охране окружающей среды ханты-мансийского... Государственным Комитетом по охране окружающей среды Ханты-Мансийского автономного округа (Хантымансийскгоскомэкологией) при участии... |
| Программа учебной дисциплины «Геохимия окружающей среды и ландшафтоведение» Целью дисциплины «Геохимия окружающей среды и ландшафтоведение» является формирование у студентов понимания целостности биосферы... | | Мирзакарим норбеков Целью дисциплины является изучение влияния комплекса факторов внешней среды на физиологическое состояние и продуктивные качества... |
| Тематическое планирование (68 ч ) № Продолжить воспитание чувства ответственности за состояние окружающей среды и бережного отношения ко всему живому | | 1. Объект социологии Продолжить воспитание чувства ответственности за состояние окружающей среды и бережного отношения ко всему живому |
| J130400qooo—017 20 g2 Продолжить воспитание чувства ответственности за состояние окружающей среды и бережного отношения ко всему живому | | Доклад подготовлен специалистами Управления природных ресурсов и... В докладе «Об экологической обстановке города Ижевска в 2005 году» представлена аналитическая информация, характеризующая состояние... |
