Исследования изменений, происходящих в популяциях растений, подверженных воздействию различных техногенных загрязнений в системе: почва – растение, перспективны в теоретическом и прикладном аспектах.

Вопрос об изменении характера растительного покрова в зависимости от интенсивности рекреационной нагрузки является весьма актуальным.В связи с увеличением антропогенного воздействия все большее значение приобретает экологическая оценка состояния природной среды[1].

Цель исследования:оценка состояния отдельных лесных фитоценозов в условиях рекреационной нагрузки.

Материал и методы исследования. Проведено описание видового состава растений, определения их продуктивности, весового соотношения групп растений, насыщенности, плотности фитоценозов, морфо-структурных и функциональных параметров фитоценозов[6]

Отбор проб образцов почв и процедура пробоподготовки для количественного химического анализа проведены в соответствии с ГОСТ 17.4.3.01-83 «Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб» и ГОСТ 17.4.4.02-84 «Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа»[2,3,4,5]. Количественный химический анализ образцов проб почв проведен по общепринятым методикам измерений.

Результаты.

Плотность фитоценозов на исследуемых участках  включает в себя: общее среднее число особей на трех метровых пробных квадратах 200 (участок №1), 84 (участок №2), 92 (участок №3) (см. рис 1).

 

Рис. 1. Плотность фитоценоза на исследуемых участках, экз. (шт.) на замерах трех проб по 1 кв.м

 

Биологическая продуктивность  зависит от ресурсов почвы (ее обеспеченности питательными веществами) и других факторов. Почвы могут быть разнообразными по продуктивности.Биологическая продуктивность и продуктивность по кислороду фитоценозов, слагающих наблюдательные участки, представлены на рис. 2.

 

Рис. 2. Биологическая продуктивность и  продуктивность по кислороду фитоценозов, г (средние значения с  трех пробах по 1 кв.м).

Значение фитомассыучастка №1 (сырая фитомасса -935 г/м2, сухая – 161 г/м2) в несколько раз превышает показатели фитомассыучастка №2 (сырая фитомасса -590 г/м2, сухая – 20 г/м2), а также участка №3 (сырая фитомасса -856 г/м2, сухая – 29 г/м2).

 

Показатели продуктивности по кислороду фитоценоза на фоновом участке  №1 также значительно превышают соответствующие значения на площадке №2, 3.Для того, чтобы определить антропогенную нагрузку в комплексе, было подсчитано количество репродуктивных органов (плоды, цветки) растений исследуемых участков (рис. 3).

 

Рис. 3. Количество репродуктивных органов (плоды, цветки) растений, наисследуемых участках, шт.

 

В процессе исследований техногенных территорий был проведен количественный химический анализ образцов почвы и общей фитомассы на микроэлементный состав и тяжелые металлы методом индуктивно-связанной плазмы (Рис. 4).

 

Рис. 4. Валовый состав тяжелых металлов  и микроэлементовв почве и общей фитомассеисследуемых участков

 

   При техногенном загрязнении поллютанты в большей степени оказывают влияние на фитоценозы, т.к. растения не могут избежать стрессового воздействия, вынуждены адаптироваться к нему с помощью физиолого-биохимических и анатомо-морфологических перестроек организма. Это позволяет использовать растения в качестве биоиндикаторов загрязнения природной среды.

Анализ водной вытяжки позволил определить в исследуемых образцах проб почв содержание следующих ионов: карбонат – ионовCO32-, бикарбонат – ионов HCO3-, хлорид – ионов CI-, сульфат – ионов SO42-, ионов кальция Ca2+, магния Mg2+, ионов натрия Na+ и калия К+ суммарно (табл. 1).  Суммарное определение ионов натрия Na+ и калия К+ проведено расчетным методом.

Таблица 1

Данные анализа водной вытяжки образцов проб почвы

Все почвы относятся к незасоленным. Тип засоления, определенный в таблице 2: по анионам – пробы почвы участка №1 представляют собой хлоридно-сульфатный тип засоления, почвы участков № 2, 3– сульфатный. По катионам – все пробы относятся к магниево-кальциевому типу засоления.

Таблица 2

Типы засоления почв в исследуемых образцах проб почвы

На рисунке 5 приведено содержание соединений азота и подвижной серы в исследуемых пробах почвы наблюдаемых участков.

Концентрация нитритов варьирует от 0,27 мг/кг почвы (участок №1) до 0,83 (участок №2),   нитратов от 0,2 (участок №1)  до 7,1 (участок №2) мг/кг, обменного аммония  от 14,07мг/кг (участок №1)  до 54,7 (участок №2). Показатели подвижной серы в пробах почвы участка №2, также превышают показатели участков №1, 3.

 

Рис. 5. Содержание соединений азота и подвижной серы в образцах проб почв изучаемых участков

 

Выводы

1.             Почвы исследуемых участков относятся к незасоленным. Тип засоления по анионам - хлоридно-сульфатный (участок №1), сульфатный (участок №2,3); по катионам -магниево-кальциевый.

2.             Наиболее сильное угнетение испытывает экосистема, расположенная в зоне прямого техногенного воздействия (участок №1).

3.             Результаты анализа видового состава растений,  их продуктивность, весовое соотношение групп растений, насыщенность, плотности фитоценозов показывают явное отличие  в соотношении  данных параметров на условно чистом (фоновом) участке и загрязненном.

4.             Основными загрязняющими веществами наблюдаемых участков  являются тяжелые металлы.   

Рецензенты:

ХаритонцевБ.С., д.б.н., профессор кафедры  Биологии  и МПБ Филиала ФГБОУ ВПО ТюмГУ в г. Тобольске, г. Тобольск;

Тестов Б.В., д.б.н., профессор, зав. лабораторией Радиоэкологии ТКНС УрО РАН,                  г. Тобольск.