Комплексная экологическая оценка состояния почв рекреационных территорий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Красноярский государственный аграрный университет

Комплексная экологическая оценка состояния почв рекреационных территорий

Фомина Н.В., Чижевская М.В.

Урбосреда является совокупностью факторов, зачастую негативно воздействующих как на биоту в целом, так и на здоровье человека в частности. Для зон отдыха (рекреационных зон), расположенных в черте города, в основном характерно загрязнение почвы бытовым мусором, ее уплотнение, разлив топливных жидкостей, выжигание верхних почвенных слоев, регулярные земляные работы и т.д. (Алексеенко, 2006; Владимиров, 1999).

Оценка экологического состояния почв строится на совместном изучении показателей, характеризующих как почвенное плодородие (например ферментативная и целлюлозолитическая активность), так и ее загрязнение (альгофлора). Однако следует отметить, что почвенные ферменты также чутко реагируют на техногенное, химическое, сельскохозяйственное или другое загрязнение, поэтому относятся к интегральным экологическим критериям оценки состояния почв экосистем, в том числе и рекреационных зон (Вальков, 1999).

Соотношение жизненных форм почвенных водорослей, их видовой состав является важным критерием, характеризующим состояние почв: плодородие, физические и химические свойства, изменение режима увлажнения, метаморфозы, связанные с сельскохозяйственным использованием, различными техногенными загрязнениями, рекреационными нагрузками и т.д. (Костиков, 1991; Кабиров, 1995; Кузяхметов, 2006).

Целью настоящей работы явилась необходимость проведения комплексного экологического обследования почв рекреационных зон г. Красноярска и выявление изменений, происходящих в них под влиянием рекреационной нагрузки.

В качестве экологических показателей нами были изучены: активность ферментов из группы оксидаз, целлюлозолитическая активность и видовое разнообразие почвенных водорослей в качестве биотической составляющей.

Объектом исследования являлись городские парки и скверы, расположенные на территории города Красноярска. Все пробные площадки закладывались в идентичных условиях, а именно, в местах активного посещения людьми, непосредственно на дорожках, интенсивно вытаптываемых и с уплотненной почвой.

Каталазную активность почв можно рассматривать как показатель функциональной активности микрофлоры в различных экологических условиях. Анализируя полученные данные по каталазе, определили, что самые высокие значения окислительно-восстановительного фермента регистрировались в почве, отобранной в следующих вариантах: Гвардейский парк 2,2-2,6, Центральный парк 2,1-2,8 и О. Отдыха 1,5-2,8 мл КMnO4 на 1 г сух.почвы, что соответствует и высокой степени рекреационной нагрузки на данные участки. Средние значения, которые достоверно не различались, были установлены в сквере на пр. Свободный 2,1-2,4, на ул. Крупской 2,1-2,3, Дк 1 мая 2,2-2,3 и районе Ветлужанка 2,05-2,2 мл КMnO4 на 1 г сух.почвы соответственно.

Наиболее низкие значения каталазы определены лишь в двух опытных участках внутри рекреационной зоны на О. Татышева и Дендрарии 0,5-2,0 и 1,5-2,4 мл КMnO4 на 1 г сух.почвы.

Повышенная активность каталазы может свидетельствовать о высокой продукции перекиси водорода, являющейся токсичной для микроорганизмов и растений. Что подтверждает негативное влияние процесса вытаптывание на биохимические процессы и соответственно на общий уровень плодородия почвы. Следует отметить, что общие показатели по всем рекреационным зонам достоверно не различались составляя в среднем 2,2-2,3 мл КMnO4 на 1 г сух.почвы и оценивались как невысокий уровень.

При изучении активности полифенолоксидазы установлено, что высокий уровень отмечается в Центральном парке 0,89-0,95 мг пурпургаллина на 1 г сух.почвы и О. Отдыха в 2-х вариантах 1,06-1,97 мг пурпургаллина на 1 г сух. почвы, что вероятно свидетельствует о высоком содержании органического углерода в почве. В 2 раза ниже данные ПФО в Дендрарии и в 3-4 раза в остальных вариантах. Самые низкие показатели ПФО определены в почве, отобранной в сквере на ул. Крупской 0,09-0,54 мг пурпургаллина на 1 г сух.почвы, что указывает на неблагоприятные условия для протекания процесса гумификации как следствие плохой аэрации и низкой влагопроницаемости

Если сравнить эти данные с ферментом пероксидазой (ПО), то выясним что наблюдается обратная зависимость в следующих рекреационных зонах: ДК 1 мая, Гвардейский парк, сквер на пр. Свободный и ул. Крупской, а именно при низких значения полифенолоксидазы наблюдаются высокие значения пероксидазы. Такие показатели указывают на более интенсивные темпы минерализации.

Исключением из данной закономерности выступает почва Дендрария и участок почвы зеленой зоны Ветлужанка, что свидетельствует о сбалансированности в них процессов гумификации и минерализации как результат низкой рекреационной нагрузки. В целом же активность пероксидазы во всех вариантах была низкой.

Активность глюкозооксидазы определяется либо по количеству кислорода, используемого на окисление глюкозы, или по убыли количества глюкозы в реакционной среде. Стабильно высокие значения данного фермента отмечались в Центральном парке и О. Отдыха 0,23-0,25 и 0,22-0,25 мг глюкозы /г сухой почвы соответственно, что говорит о высоком загрязнении пробных площадей органическими отходами и бытовым мусором. Кроме того, довольно высокие значения глюкозооксидазы регистрировались в парке ДК 1 мая и О. Татышева 0,11-0,24 и 0,16-0,23 мг глюкозы /г сухой почвы. Средние значения уровня активности глюкозооксидазы были определены в районе Ветлужанка 0,11-0,15 мг глюкозы /г сухой почвы. Что касается зоны исследования в Дендрарии, то значения по данному ферменту также довольно высокие 0,19-0,22 мг глюкозы /г сухой почвы, скорее всего это связано с высоким содержанием и общим плодородием этой почвы.

Целлюлозолитическая активность почвы является дополнительным информативным показателем почвенно-экологической оценки, реализуемой через изучение микробной экосистемы, обуславливающей изменение данных показателей.

В среднем уровень окислительных ферментов (каталазы, полифенолоксидазы, пероксидазы и глюкозооксидазы) в почвах всех рекреационных зон низкий, что говорит о негативном влиянии рекреационной нагрузки, в частности процесса вытаптывания и ухудшения физических свойств почвы на окислительную ферментную систему.

В результате проведенных исследований в течение трехмесячной экспозиции хлопчатобумажной ткани в исследуемых опытных участках, установили, что в почве, подверженной рекреационной нагрузке (сквер на ДК 1 мая) количество разложившейся целлюлозы с июня по август колебалось в пределах от 3,8 до 11,4 %, причем наибольшее количество приходилось на август месяц. Такие показатели, связаны с уменьшением рекреационной нагрузки в данный период и увеличением количества органического вещества в почве.

В почве Гвардейского парка и сквере на проспекте Свободный уровень разложения целлюлозы составил 1,2-3,5 и 2,4 и 5,9 % соответственно. Динамика изменения была аналогичной предыдущему варианту. Анализируя данные, полученные по микрорайону Ветлужанка, в сквере на ул. Крупской и О. Отдыха определили, в первом варианте 5,5-9,2 % - наибольшая средняя целлюлозолитическая активность наблюдалась (июль), а в двух других вариантах максимум разложения целлюлозы приходился на август месяц 6,8 и 9,3 % соответственно.

Динамика и количество разложившейся целлюлозы в почвах Дендрария Института леса и Центральном парке существенно различалась. В первом варианте уровень активности колебался от 10,5 до 15,4 %, тогда как во втором от 2,0 до 5,0 %, что в целом указывает на неблагоприятные условии микробиологической активности в Центральном парке, связанные с интенсивной рекреационной нагрузкой и загрязнением почвы бытовыми отходами. Отмечая изменения количества убыли хлопчатобумажной ткани в исследуемых почвах с июня по август установили, что в Центральном парке максимум приходился на август месяц 5,0 %, а в дендрарии на июль месяц 15,4 %, что свидетельствует о влиянии гидротермических факторов (температура и влажность) в данные периоды.

На основании изучения альгофлоры и цианобактерий в почвах рекреационных зон г. Красноярска обнаружено 156 видов и внутривидовых таксонов почвенных водорослей, относящихся к 4 отделам, 19 порядкам, 35 семействам, 58 родам. В общем флористическом спектре всех изученных альгосинузий соотношение почвенных водорослей по отделам составляет: Cyanophyta - 40,4%, Chlorophyta - 39,7%, Xanthophyta - 14,1%, Bacillariophyta - 5,8%.

Ведущими семействами для альгосинузий Красноярской урбоэкосистемы являются Nostocaceae, Chlorococcaceae, Chlamydomonadaceae, Phormidiaceae, Oscillatoriaceae; ведущие роды: Nostoc, Anabaena, Oscillatoria и Phormidium, Chlorococcum, Chlamydomonas и Chlorosarcinopsis.

В спектре жизненных форм почвенных водорослей городских рекреаций ведущая роль принадлежит C- и Ch- формам, характеризующимся выносливостью к экстремальным условиям.

Смена экологических групп происходит в течение вегетационного периода: в весенне-летний период доминируют эксплеренты, от начала осени - патиенты. Сезонная динамика численности почвенных водорослей рекреационных зон г. Красноярска носит закономерный характер с наличием весеннее-летних и осенних пиков и характеризуется сменой доминант от Chlorococcumsp. в весеннее-летний период, до Klebsormidium sp., Phormidium sp. и Oscillatoria sp. - в осенний.

Уровень численности почвенных водорослей в наибольшей степени определяется влажностью и температурой почвы и выражается нелинейной регрессионной зависимостью, характеризующейся низкими значениями коэффициентов корреляции. Наибольшее влияние данных экологических факторов на численность почвенных водорослей проявляется на участках, подверженных рекреационной нагрузке низкой и средней степени, в то время как, на участках с высокой степенью рекреационной нагрузки лимитирующее действие оказывает пресс антропогенных факторов.

Установлен комплекс видов, чувствительных к антропогенным воздействиям (Gloeocapsa sp., Myrmecia sp., Tetracystis sp., Bumilleria sp. и др.) и видов-толерантов, адаптированных к жизни в условиях антропогенного стресса (Phormidium autumnale, Stichococcus sp., Navicula pelliculosa и др.). Смена доминирующих комплексов происходит при увеличении степени рекреационной нагрузки.

Таким образом, в ходе экологического обследования почв рекреационных зон установлено негативное влияние вытаптывания почвы рекреантами как на биотическую составляющую - почвенные водоросли, проявляющуюся в обеднении ее состава, так и на производную часть микрофлоры - ферментативную и целлюлозолитическую активность.

рекреант почва водоросль микрофлора

Литература

1. Алексеенко Е.В. Экологическая устойчивость культурных ландшафтов промышленного города (на примере парков г. Омска) / Е.В. Алексеенко. - Омск, 2006. - 17 с.

2. Вальков, В.Ф. Методология исследования биологической активности почв на примере Северного Кавказа / В.Ф. Вальков, К.Ш. Казеев, С.И. Колесников // Научная мысль Кавказа. Издательство: СКНЦВШ, 1999. - №1 - С. 32-37

3. Владимиров В.В. Урбоэкология / В.В. Владимиров. - М.: МНЭПУ, 1999. - 203 с.

4. Кабиров Р.Р. Альготестирование и альгоиндикация / Р.Р. Кабиров. - Уфа.- 1995.- 124 с.

5. Костиков И.Ю. Место почвенных водорослей в фитоценозах / И.Ю. Костиков //Альгология, 1991б. - Т.1. - №2. - С.38-45.

6. Кузяхметов Г.Г. Водоросли зональных почв степи и лесостепи / Г.Г. Кузяхметов - Уфа: РИО БашГУ, 2006. - 286 с.

Размещено на Allbest.ru