Сравнительная характеристика почвы и растительности поселка Дальние Зеленцы и территорий города Мурманска

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Мурманский арктический государственный университет, Мурманск, Россия

Научная статья

Сравнительная характеристика почвы и растительности поселка Дальние Зеленцы и территорий города Мурманска

Александрова Е.Ю., Светлова М.В., Троценко А.А.

Аннотация

В статье кратко представлено описание и сравнительная характеристика почв, отобранных в 2019 году на восьми площадках в окрестностях поселка Дальние Зеленцы (Восточный Мурман) и на территории города Мурманска. Выявлено, что растительность на площадках представлена типичными тундровыми видами, подвергшиеся антропогенному воздействию и сукцессии. Большинство почв относится к кислым Al-Fe-гумусовым подзолам торфянистым. По гранулометрическому составу все образцы почв относятся к супесчаным. Почвенные организмы обитают преимущественно в верхнем органогенном горизонте. Основу почвенного биоценоза составляют Ciliata. Наибольшей встречаемостью обладают инфузории родов Colpoda, Stylonychia и Oxytricha sp. Изучение растительности, мощности и структуры профиля почв, оценка современного биоразнообразия протистофауны может иметь значение для мониторинга почвенного покрова и определения направления почвенных процессов.

Ключевые слова: почвенный биоценоз, физико-химический анализ почв, растительность.

Abstract

COMPARATIVE ANALYSIS OF SOIL AND VEGETATION IN DALNIYE ZELENTSY VILLAGE AND CITY AREA OF MURMANSK

Research article

Alexandrova E.Yu.1, Svetlova M.V.1, Trotsenko A.A.1, *

Murmansk Arctic State University, Murmansk, Russia

This paper briefly presents the description and comparative characteristics of soils selected in 2019 at eight sites near the Dalnie Zelentsy village (East Murman) and on the territory of the city of Murmansk. It was revealed that the vegetation at the sites is represented by typical tundra species, subjected to anthropogenic impact and succession. Most soils are acidic Al-Fe-humus peaty podzols. By granulometric composition, all soil samples are sandy loam. Soil organisms live mainly in the upper organogenic horizon. Ciliata is the basis of soil biocenosis. The most common infusoria are the genera Colpoda, Stylonychia and Oxytricha sp. A study of the vegetation, thickness, and structure of the soil profile, and an assessment of the contemporary biodiversity of the protist fauna, may be important for monitoring the soil cover and determining the direction of soil processes.

Keywords: soil biocenosis, physicochemical analysis of soils, vegetation.

Суровые климатические особенности Крайнего Севера, состав почвы и особенности формирования растительного покрова определяют направление и интенсивность почвенных процессов [1], [2]. В условиях Севера незначительные антропогенные воздействия могут существенно повлиять на состав растительных сообществ, физико-химические характеристики верхних горизонтов почвы, активность почвенной биоты, а, следовательно, и на почвообразовательные процессы [7], [12]. Изучение растительности, мощности и структуры профиля почв, оценка современного биоразнообразия почвенной фауны может иметь значение для мониторинга почвенного покрова и его изменения под воздействием природных и антропогенных факторов [5], [6].

Цель исследования

Провести описание и дать сравнительную характеристику почвам, отобранным в окрестностях поселка Дальние Зеленцы (Восточный Мурман) и на территории города Мурманска.

Материалы и методы

Исследовано по 5 проб почв, собранных методом «конверта» летом 2019 года на, соответственно, восьми площадках в пос. Дальние Зеленцы (Восточный Мурман) и осенью 2019 года в городе Мурманске и его окрестностях (микрорайон Дровяное). Описана растительность [1], [5] и протистофауна исследуемых участков. Просмотр проб проводили при увеличении микроскопа «МИКМЕД» об.10х, ок.10х; микроскопа «МБС-10» об.7х, ок.8х. Количество организмов подсчитывали в одном поле зрения микроскопа в 10-ти кратной повторности. Проведен гранулометрический (т.е. относительное содержание в высушенной при 105 °С почве частиц различной величины / в весовых процентах) и проведен химический анализ почв с помощью тест-комплектов [2], [4].

Результаты

Краткий анализ растительности и почвы на площадках в районе поселка Дальние Зеленцы.

Западный склон губы Ярнышной пологий, влажный. Растительность представлена кустарничками: вороника (Empetrum hermaphroditum), черника (Vaccнnium myrtнllus), брусника (Vaccinium vitis-idaea) и голубика (Vaccinium uliginosum). Пятнами встречаются карликовые ивы (Salix polaris), березки (Betula nana) и типичная луговая растительность. Горизонты почвенного профиля: А0 (подстилка, 3 см), Ат (Н) (поверхностный, 10 см), А2 (горизонт вымывания, 2 см), С - материнская порода - гранит. Данная почва Al-Fe-гумусовая подзолистая торфянистая.

Северный склон мыса Пробный пологий, переувлажненный. Доминирует вороника (Empetrum hermaphroditum). Встречается голубика (Vaccinium uliginosum), ива (Salix polaris). Здесь сформирован антропогенный луговой травостой: вейник (Calamagrostis sp.), овсяница (Festuca sp.) и мятлик (Poa sp.), произрастает иван-чай (Chamaenerion angustifolium) и др. Наблюдаются грибные площадки, на камнях - лишайники рода Peltigera, Nephroma arcticum, Verrucaria. Горизонты почвенного профиля: А0 (подстилка, 7 см), Ат (Н) (поверхностный, 40 см), С - материнская порода - гранит. Почва торфяно-литоземная переувлажненная.

Южный склон (район Дальнего пляжа) сопки крутой. Растительный покров типичный тундровый. В кустарничковом ярусе доминирует вороника (Empetrum hermaphroditum), береза карликовая (Betula nana), дерен шведский (Cornus suecica). Мохово-лишайниковый ярус представлен кустистыми лишайники рода Cladonia, Peltigera и Nephroma arcticum. Горизонты почвенного профиля: А0 (подстилка, 6 см), Ат (Н) (поверхностный, 8см), А2 (подзолистый, 7см), С - материнская порода- гранит. Почва Al-Fe-гумусовая подзолистая (карликовые подзолы).

Восточный склон Дальнего пляжа пологий, увлажненный. Доминируют кустистые лишайники (Cladonia rangiferina), вороника (Empetrum hermaphroditum), арктоус альпийский (Arctostaphylos alpina), береза карликовая (Betula nana). Точечно произрастает шведский дёрен (Cornus suecica), черника (Vaccнnium myrtнllus) и голубика (Vaccinium uliginosum). На камнях растут накипные и листоватые лишайники рода Peltigera, Nephroma arcticum. Горизонты почвенного профиля: А0 (подстилка, 2 см), Ат (Н) (поверхностный, 17 см), А2 (подзолистый, 4см), С - материнская порода - гранит. Почва Al-Fe-гумусовая подзолистая торфянистая.

Поселковая местность пологая. Растительность типичная луговая: вейник (Calamagrostis sp.), овсяница (Festuca sp.), мятлик (Poa sp.), горошек мышиный (Vicia cracca), иван - чай (Chamaenerion angustifolium), манжетка обыкновенная (Alchemilla vulgaris) и др. Также присутствуют кустики карликовой ивы (Salix polaris). Горизонты почвенного профиля: А0 (подстилка, 3 см), Ат (Н) (поверхностный, 5см), С - материнская порода- гранит. Почва Al-Fe-гумусовая подзолистая торфянистая.

Итак, все исследуемые почвы были отнесены к подтипу Al-Fe-гумусовым подзолам. Почвы северного, западного и восточного склонов и в районе поселка относятся к Al-Fe-гумусовым подзолам торфянистым. Мощность торфянистого горизонта колебалась в диапазоне от 5 до 40 см в зависимости от экспозиции склона. Почва южного склона относится к Al-Fe-гумусовым подзолам, или карликовым подзолам.

Краткий анализ растительности и почвы на площадках окрестностей города Мурманска.

В городской черте выбрана территория у подножия склона между улицами Халтурина и Владимирская, где сформировалась типичная антропогенная луговая растительность: пырей ползучий (Elytrigia repens), лютик едкий (Ranunculus acris L.), щавель конский (Rumex confertus Willd.), манжетка обыкновенная (Alchemilla vulgaris L.), тысячелистник обыкновенный (Achillea millefolium L.), мать-и-мачеха (Tussilago farfara L.), одуванчик лекарственный (Taraxacum officinale Wigg.), клевер ползучий (Trifolium repens L.). На склоне заросли иван-чая (Chamaenerion angustifolium L.), купыря (Anthriscus sylvestris L.) и крапивы (Urtica dioica L.). Среди древесной растительности доминирует ива (Salix L.). Почвенный профиль городской почвы состоит из 2-х горизонтов: А0 (подстилка, 1см), U («урбик», 1,0 - 10,0 см с антропогенными включениями, т.е. 1 - 5% строительно-бытового мусора).

За пределами города исследовано два участка, различающихся по отношению к сторонам света, экспозиции, водному режиму и уровню антропогенной нагрузки. Выявлено, что облик растительности на этих участках подвергнут антропогенному изменению [6], [7]. Почвы относятся к Al-Fe-гумусовым подзолам.

По гранулометрическому анализу на всех площадках в почве преобладает песчаная фракция (от 54,5 до 70%), на пылевидную фракцию приходится от 33% до 42%. Доля глинистых частиц - минимальная и составляет от 0,2 до 1,6%. Все почвы исследуемых площадок супесчаные [9], [10].

По химическому составу все исследуемые почвы характеризуются повышенной гумусовой кислотностью (сравнительные данные Табл. 1, Табл. 2).

Таблица 1 Химические характеристики почв в районе поселка Дальние Зеленцы

Повышенное содержание нитратов отмечено в поселковой почве (10,0 мг/л). Остальные показатели (аммоний, нитриты) соответствуют фоновым показателям, характерным для тундровых почв.

Таблица 2 Химические характеристики почв в окрестностях города Мурманска

Протистофауна почвенных образцов поселка Дальние Зеленцы колонизированы свободноживущими аэробными простейшими, самыми многочисленными из которых были жгутиконосцы и цисты микроорганизмов [8], [11].

Среди инфузорий чаще в пробах встречаются брюхоресничные инфузории Oxytricha sp. Реже - равноресничные инфузории Colpoda sp. и хищные Didinium sp. (1-3 экз. в п/з). Выявлено, что наибольшее видовое разнообразие протистофауны обнаружено в районах западного (губа Ярнышная), южного и восточного (Дальний пляж) склонах, а также на территории поселка (7 - 9 таксономических групп). Наименьшим видовым разнообразием характеризуется почвенная проба на северном склоне (мыс Пробный). Видовой состав протозоофауны на всех исследуемых площадках сходен.

В почвенной городской вытяжке доминируют брюхоресничные и равноресничные инфузории. Численность нематод была незначительной (1-2 экз. в п/з).

Сравнительная характеристика видового разнообразия протистофауны (индекс видового разнообразия Маргалефа) показала, что величина индекса на площадках Восточного Мурмана (Дальние Зеленцы) - 1,41, а на площадках г. Мурманска - 2,04. Наибольшим видовым разнообразием простейших и беспозвоночных характеризуются почвы участков мкр. Дровяное, что объясняется благоприятным воздушно-влажностным режимом почв, а, следовательно, доступностью биогенных элементов, необходимых для роста и развития микроорганизмов. Наименьшее видовое разнообразие отмечается в почвах мыса Пробный (торфяно-литоземы), вероятно, из-за их переувлажненности. На городских территориях (район ул. Владимирской и Халтурина) - это почвогрунты или урбоземы.

Таблица 3 Встречаемость почвенных микроорганизмов: 1 -губа Ярнышная, 2 - мыс Пробный; 3 - южный склон район Дальнего пляжа; 4 - восточный склон Дальнего пляжа; 5 - территория поселка; 6 - г. Мурманск (ул. Владимирская и ул. Халтурина); 7 - участок №1 (мкр Дровяное); 8 - участок №2 (мкр Дровяное)

Основу почвенного биоценоза составляют Ciliata (Табл. 3). Наибольшей встречаемостью обладают инфузории рода Colpoda. Отмечено, что морфологической адаптацией простейших, позволяющих им выживать в условиях промораживаемых тундровых и лесотундровых почв, являются меньшие размеры и измененная форма по сравнению с аналогичными организмами водоемов. В образцах были обнаружены солнечники - организмы, не характерные для почвенных биотопов. Факторами, оказывающими лимитирующее влияние на жизнеспособность протистов и беспозвоночных тундровых и лесотундровых почв, являются наличие свободной влаги и низкие температуры, что позволяет биоте вырабатывать адаптивные стратегии к окружающей среде [3], [12].

Выводы

1. Растительность на площадках (губа Ярнышная, мыс Пробный, Дальний пляж) представлена типичными тундровыми видами. Отмечено антропогенное разрастание дерена шведского (Cornus suecica) и злаков на поселковой территории.

2. Облик растительности на площадках г. Мурманска подвергнут антропогенному изменению. Характер луговой растительности определяется синантропными видами: манжетка (Alchemilla vulgaris ), пырей ползучий (Elytrigia repens), лютик едкий (Ranunculus acris), щавель конский (Rumex confertus Willd.) и др. Растительность мкр. Дровяное - подлесок из ивы с примесью березы, сформированный в результате сукцессии.

3. Большинство почв относится к Al-Fe-гумусовым подзолам торфянистым. Выделяются почвы с укороченным подзолистым горизонтом - «карликовые» подзолы (южный склон п. Дальние Зеленцы), а также торфяно-литоземы (мыс Пробный). Почвы в г. Мурманске - урбоземы с антропогенно преобразованным поверхностным горизонтом.

4. По гранулометрическому составу все образцы почв относятся к супесчаным. Почвы характеризуются повышенной кислотностью: рН = 4,1 - 4,9. Повышенное содержание нитратов отмечено в поселковой почве (Дальние Зеленцы) (10,0 мг/л).

5. Почвенные организмы обитают преимущественно в верхнем органогенном горизонте. Основу почвенного биоценоза составляют Ciliata. Наибольшей встречаемостью обладают инфузории родов Colpoda, Stylonychia и Oxytricha sp. Почвенных беспозвоночных обнаружено незначительное количество. Обнаружены солнечники - организмы, не характерные для почвенных биотопов.

6. Морфологической адаптацией простейших и беспозвоночных, позволяющих им выживать в условиях промораживаемых тундровых и лесотундровых почв, являются меньшие размеры и измененная форма по сравнению с аналогичными организмами, обитающими в водоемах. Данный вывод носит характер гипотезы и нуждается в детальном обосновании.

почва сукцессия растительность тундровый

Список литературы / References

1. Виталь, А.Д. Растительность и ландшафты Восточного Мурмана (Баренцево море). Материалы V научной конференции Беломорской биологической станции МГУ: Сборник статей. / А.Д. Виталь. -- М.: Изд. Русский университет, 2001. -- С. 93 - 99.

2. Евдокимова, Г.А. Физико-химические и микробиологические характеристики почв тундры полуострова Рыбачий / Г.А. Евдокимова, Н.П. Мозгова, В.А. Мязин. - Почвоведение. 2018. № 1. С. 78-85.

3. Журавлева, Н.Г. Биоэкологические основы жизнедеятельности организмов в условиях Заполярья / Н.Г. Журавлева, Г.Г. Матишов, О. Оттесен, Е.В. Будилова, А.А. Троценко, Т.М. Ларина / [отв. ред. А.Д. Чинарина]; Мурман. мор. биол. ин-т Кольского науч. центра РАН. - Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 2013. - 210 с.

4. Козаренко А. Е. Особенности химического состава почв Хибинского и Ловозерского массивов / А. Е. Козаренко, В. А. Семенов // Вестник МГПУ. Серия: Естественные науки.- № 2(22). - 2016. - С. 62-72.

5. Королева, Н.Е. Зональные типы растительности и почв в тундрах Мурманской области / Н.Е. Королева, В.Н. Переверзев // Бюл. МОИП. Отд. Биол. - 2007.- Т. 112. - вып. 4. С. 23-30.

6. Королева, Н.Е. Трудности принятия синтаксономических решений в классификации тундровых сообществ / Н.Е. Королева / Материалы III Всероссийской научной конференции Биоразнообразие экосистем Крайнего Севера: инвентаризация, мониторинг, охрана. [отв. ред. С.В. Дёгтева]. 2018. С. 22-29.

7. Кутенков, С.А. Флора, растительность и особенности развития обширного склонового болота предгорий Хибин (Мурманская область) / С.А. Кутенков, О.Л. Кузнецов, Е.А. Боровичев, А.В. Разумовская, Е.И. Копеина, Н.Е. Королева / Материалы конференции «X Галкинские Чтения» 2019. С. 111-113.

8. Мосина Л.В. Экологическая оценка влияния органических и минеральных удобрений на микрофлору дерново-подзолистой почвы и продуктивность агроценозов в экстремальных погодных условиях / Л.В. Мосина, Г.Е Мёрзлая. - Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. - 2013. - №5. - С. 5-18.

9. Переверзев В. Н. Генетические особенности почв тундрового пояса Ловозерских гор (Кольский полуостров) // Почвоведение. - №5. - 2000. - С. 533-539.

10. Практикум по биологии почв: Учеб.пособие / Зенова Г.М., Степанов А.Л., Лихачева А.А., Манучарова Н.А. - М.: Изд-во МГУ, 2002. - 120 с.

11. Титова В.И. Методы оценки функционирования микробиоценоза почвы, участвующего в трансформации органического вещества / В.И. Титова, А.В. Козлов - Нижний Новгород: Нижегородская с.-х. академия, 2012. - 64 с.

12. Троценко, А.А. Показатели резистентности организма человека как биоиндикатор качества окружающей среды / А.А. Троценко, Е.В. Будилова, Н.Г. Журавлева // Доклады по экологическому почвоведению. - 2013. - № 18. С. 99.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Vital, A.D. Rastitel'nost' i landshafty Vostochnogo Murmana (Barentsevo more). [Vegetation and landscapes of East Murman (Barents Sea). // Materialy V nauchnoy konferentsii Belomorskoy biologicheskoy stantsii MGU: Sbornik statey [Materials of V scientific conference of the White Sea Biological Station of Moscow State University: Collection of articles] / A.D. Vital. - M.: Publishing. Russian University, 2001. - P. 93 - 99. [in Russian]

2. Evdokimova, G.A. Fiziko-khimicheskiye i mikrobiologicheskiye kharakteristiki pochv tundry poluostrova Rybachiy [Physicochemical and microbiological characteristics of tundra soils of Rybachy Peninsula] / G.A. Evdokimova, N.P. Mozgovaya, V.A. Myazin. - Pochvovedeniye [Soil science]. - 2018. - No. 1. - P. 78-85. [in Russian]

3. Zhuravleva, N.G. Bioekologicheskiye osnovy zhiznedeyatel'nosti organizmov v usloviyakh Zapolyar'ya [Bioecological basis of vital activity of organisms in conditions of Arctic] / N.G. Zhuravleva, G.G. Matishov, O. Ottesen, E.V. Budilova, A.A. Trotsenko, T.M. Larina / [Ed. by A.D. Chinarina]; Murman. pestilence. biol. Institute of Kola Scientific Center RAS. - Apatity: Publ. KSC RAS, 2013. - 210 p. [in Russian]

4. Kozarenko A. E. Osobennosti khimicheskogo sostava pochv Khibinskogo i Lovozerskogo massivov [Features of chemical composition of soils of Khibiny and Lovozersky massifs] / A. E. Kozarenko, V. A. Semenov // Vestnik MGPU. Seriya: Yestestvennyye nauki [Vestnik MGPU. Series: Natural Sciences]. - No. 2 (22). - 2016. - P. 62-72. [in Russian]

5. Koroleva, N.E. Zonal'nyye tipy rastitel'nosti i pochv v tundrakh Murmanskoy oblasti [Zonal types of vegetation and soil in tundra of the Murmansk region] / N.E. Koroleva, V.N. Pereverzev // MOIP. Otd. Biol [Bull. of MOIP. Dep. Biol.] - 2007. - V. 112. - Issue. 4. - P. 23-30. [in Russian]

6. Koroleva, N.E. Trudnosti prinyatiya sintaksonomicheskikh resheniy v klassifikatsii tundrovykh soobshchestv [Difficulties in making syntactic decisions in the classification of tundra communities] / N.E. Koroleva / Materialy III Vserossiyskoy nauchnoy konferentsii Bioraznoobraziye ekosistem Kraynego Severa: inventarizatsiya, monitoring, okhrana [Materials of III All-Russian Scientific Conference Biodiversity of Far North Ecosystems: Inventory, Monitoring, Protection]. ed. by S.V. Dyogteva. - 2018. - P. 22-29. [in Russian]

7. Kutenkov, S.A. Flora, rastitel'nost' i osobennosti razvitiya obshirnogo sklonovogo bolota predgoriy Khibin (Murmanskaya oblast') [Flora, vegetation, and developmental features of vast sloping bog of Khibiny foothills (Murmansk region)] / S.A. Kutenkov, O.L. Kuznetsov, E.A. Borovichov, A.V. Razumovskaya, E.I. Kopein, N.E. Koroleva / Materialy konferentsii «X Galkinskiye Chteniya» [Materials of “X Galkin Readings” conference] - 2019. - P. 111-113. [in Russian]

8. Mosina L.V. Ekologicheskaya otsenka vliyaniya organicheskikh i mineral'nykh udobreniy na mikrofloru dernovo-podzolistoy pochvy i produktivnost' agrotsenozov v ekstremal'nykh pogodnykh usloviyakh [Ecological assessment of influence of organic and mineral fertilizers on microflora of sod-podzolic soil and productivity of agrocenoses in extreme weather conditions] / L.V. Mosin, G.E. Merzlaya. / Izvestiya Timiryazevskoy sel'skokhozyaystvennoy akademii [Bulletin of the Timiryazev Agricultural Academy]. - 203. - No. 5. - P. 5-18. [in Russian]

9. Pereverzev V.N. Pereverzev V. N. Geneticheskiye osobennosti pochv tundrovogo poyasa Lovozerskikh gor (Kol'skiy poluostrov) [Genetic features of soils of tundra belt of Lovozero Mountains (Kola Peninsula)] // Pochvovedeniye [Soil Science]. - No. 5. - 2000. - P. 533-539. [in Russian]

10. Praktikum po biologii pochv: Ucheb.posobiye [Workshop on soil biology: Textbook] / Zenova G.M., Stepanov A.L., Likhacheva A.A., Manucharova N.A. - M.: Publishing House of Moscow State University, 2002. - 120 p. [in Russian]

11. Titova V.I. Metody otsenki funktsionirovaniya mikrobiotsenoza pochvy, uchastvuyushchego v transformatsii organicheskogo veshchestva [Methods for assessing functioning of soil microbiocenosis involved in transformation of organic matter] / V.I. Titova, A.V. Kozlov - Nizhny Novgorod: Nizhny Novgorod agricultural Academy, 2012. - 64 p. [in Russian]

12. Trotsenko, A.A. Pokazateli rezistentnosti organizma cheloveka kak bioindikator kachestva okruzhayushchey sredy [Indicators of resistance of human body as bio-indicator of environmental quality] / A.A. Trotsenko, E.V. Budilova, N.G. Zhuravleva // Doklady po ekologicheskomu pochvovedeniyu [Reports on ecological soil science]. - 2013. - No. 18. - P. 99. [in Russian]

Размещено на Allbest.ru