Оценка устойчивости газонных трав к загрязнению свинцом почв придорожных полос (на примере г. Новочеркасска)

Размещено на http://www.allbest.ru/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Оценка устойчивости газонных трав к загрязнению свинцом почв придорожных полос (на примере г. Новочеркасска)

Куринская Любовь Викторовна

03.02.08 - экология (биологические науки)

Ростов-на-Дону - 2011

Работа выполнена на кафедре экологии и природопользования

Южного федерального университета

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Колесников Сергей Ильич

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Минкина Татьяна Михайловна

доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Малышева Зинаида Георгиевна

Ведущая организация: Ставропольский государственный аграрный университет

Защита диссертации состоится 23 декабря 2011 г. в 15.00 на заседании диссертационного совета Д 212.208.32 по биологическим наукам при Южном федеральном университете (344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Б. Садовая, 105, ЮФУ, зал заседаний, e-mail: denisova777@inbox.ru, факс: (863)2638723).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Южного федерального университета (344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 148).

Автореферат разослан « » ноября 2011 г. и размещен в сети Интернет на сайте ЮФУ www.sfedu.ru.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат биологических наук Денисова Т.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В условиях урболандшафтов максимальное загрязнение почвы и растений тяжелыми металлами (ТМ) наблюдается вблизи автодорог (Алексеев, 1987). Для предотвращения деградации почв вдоль автомагистралей рекомендуется создавать «зеленые зоны», преимущественно используя газонные травостои (Тюльдиков, 2002). Однако часто используются травосмеси, не отвечающие техническим требованиям и экологическим условиям произрастания, что приводит к быстрому выпадению ряда видов из культурфитоценоза, появлению рудеральной растительности и снижению средозащитной роли газона.

Размеры зоны влияния автотранспорта на экосистемы сильно варьируют, и ширина придорожных аномалий содержания ТМ в почве может достигать до 100 м. Травянистые растения вдоль автодорог не только поглощают металлы, но также способны депонировать значительные их количества в фитомассе и тем самым временно выводить ТМ из круговорота веществ в окружающей среде.

Газон характеризуется определенными ботаническим составом и единством энергии и вещества между растительными видами, а также между растениями и окружающей средой (Тюльдиков, 2002). В естественных условиях травянистые растительные сообщества представлены семействами злаковых (Poaceae), бобовых (Fabaceae), осоковых (Cyperaceae) и другими семействами или разнотравьем. Самыми распространенным является семейство злаковых, которые занимают до 60-90% от всего состава природных травянистых сообществ. По данным мониторинга, в степной зоне Южного Федерального округа в отдельных сообществах доминирует ограниченное количество видов. Поэтому при создании искусственных газонных фитоценозов в степной зоне возможно использование лишь небольшого числа долговечных дернообразующих видов, преимущественно злаковых трав.

Анализ литературных данных показал, что вопрос устойчивости и продуктивности газонных культурфитоценозов в условиях придорожных полос не достаточно изучен и актуален.

Цель и задачи исследования. Цель - установить газонные травы наиболее устойчивые к загрязнению свинцом почв придорожных полос (на примере города Новочеркасска).

В связи с намеченной целью были поставлены основные задачи:

1.Оценить степень загрязнения почв придорожных полос г.Новочеркасска и его пригородов.

2. Установить изменение эколого-биологических свойств газонных трав в условиях загрязнения свинцом.

3. Выявить устойчивые к загрязнению свинцом виды газонных трав.

4. Выявить устойчивые к загрязнению свинцом газонные травосмеси.

5. Исследовать средообразующую роль газона в урболандшафтах степной зоны.

Объекты и методы исследования. Для достижения указанной цели и решения поставленных задач в качестве объектов исследования были выбраны виды газонных трав и травосмеси, наиболее часто высеваемые в условиях степной зоны РФ. В течение вегетационного периода в модельных и полевых условиях по методикам А.Г. Головоч (1955) и И.Н. Бейдеман (1987) вели фенологические наблюдения и учет численности побегов, определяли проективное покрытие и ассимиляционность поверхности, изучали экологические и биологические свойства и устойчивость газонных трав к загрязнению почв оксидом свинца и ацетатом свинца, определяли содержание валового и подвижного свинца в почвах и фитомассе газонных трав, рассчитывали коэффициент биологического поглощения (КБП).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. В условиях загрязнения почвы свинцом наиболее высокими темпами роста, кущения и образования дернины обладают газоны, созданные из нескольких видов трав с доминированием овсяницы красной.

2. К третьему году жизни газонные травы теряют декоративную привлекательность в разной степени в зависимости от интенсивности движения автотранспорта.

3. По степени сохранения экологических свойств газонные травы образуют ряд: овсяница красная > райграс пастбищный > овсяница овечья > мятлик луговой.

4. Газонные травы по устойчивости к загрязнению почвы свинцом образуют следующий ряд в порядке снижения: овсяница красная> овсяница овечья > райграс пастбищный > мятлик луговой.

5. При содержании свинца более 4 мг/кг в тканях корневой системы газонных трав происходит угнетение роста корней.

6. В придорожных полосах с интенсивностью движения более 1000 автомашин в час по снижению КБП газонные травы образуют следующий ряд: овсяница овечья = мятлик луговой (0,3) > райграс пастбищный = овсяница красная (0,2). При снижении интенсивности движения на автодорогах 500 автомашин данный ряд приобретает следующий вид: райграс пастбищный = мятлик луговой (0,6 - 0,7) > овсяница красная (0,4) = овсяница овечья (0,3).

Научная новизна работы. Впервые для условий степи на примере г. Новочеркасска и его пригородов проведена оценка средозащитных и декоративных свойств газонных трав и травосмесей придорожных полос. Исследовано изменение эколого-биологических свойств газонных трав в условиях загрязнения почв свинцом. Установлены виды, газонных трав и травосмесей, наиболее устойчивые к загрязнению почв оксидом и ацетатом свинца.

Практическая значимость работы. Результаты исследований могут быть использованы при планировании и ведении системы озеленения придорожных полос степной зоны, направленных на повышение средозащитной функции, качественной структуры и устойчивости газонных культурфитоценозов. Особенности депонирования свинца отдельными видами газонных трав могут найти применение при фиторемедиации почв урболандшафтов.

Личный вклад автора. Работа является итогом цикла научных исследований, выполненных лично автором в период с 2009 по 2011 гг.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на 11 конференциях: международной научно-методической конференции «Методы продукционного процесса растений и фитоценозов» (Нальчик, 2009); второй Всероссийской конференции «Биогеография почв», посвященной 70-летию со дня рождения чл.-корр. РАН Д.А. Криволуцкого (Москва, 2009); международной научно-практической конференции «Экологическая безопасность региона» (Брянск, 2009); международной научной конференции «Инновационные подходы в решении экологических проблем сельскохозяйственного производства» (пос. Персиановский, 2010); V международной научно-практической конференции «Урбоэкосистемы: проблемы и перспективы развития» (Ишим, 2010); научной конференции «Неделя науки 2010» (Ростов-на-Дону, 2010); международной научной конференции «Теоретические и прикладные проблемы использования, сохранения и восстановления биологического разнообразия травянистых экосистем» (Михайловск, 2010); VI международной научно-практической конференции «Экологические проблемы. Взгляд в будущее» ( Ростов-на-Дону, 2010); I Ростовском молодежном научно-практическом форуме «Молодежная инициатива - 2010», посвященный дню российской науки (Ростов-на-Дону, 2010); международной конференции с элементами научной школы для молодежи «Экокультура и фитобиотехнологии улучшения качества жизни на Каспии» (Астрахань, 2010); III Всероссийской научно-практической конференции «Научные проблемы использования и охраны природных ресурсов России (Самара, 2011).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 12 научных работах, в том числе в 2-х статьях в изданиях из перечня ВАК РФ. Общий объем публикаций составляет 1,6 п.л., из них лично автора 1,2 п.л.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы и приложения. Работа содержит 186 страниц печатного текста, 33 таблицы, 56 рисунков и 10 таблиц приложения. Список литературы включает 210 источников, из них 12 на иностранных языках.

Автор глубоко признателен за помощь в работе научному руководителю д.с.-х.н., профессору С.И. Колесникову.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

устойчивость трава загрязнение свинец

Глава 1. Экологические проблемы загрязнения почв и растений свинцом от автотранспорта

В первой главе дан анализ современного состояния исследуемого вопроса. По результатам исследований Б.П. Токина, А.Х. Головача, А.А. Лаптева, О.М. Лепневой, А.И Обухова, А. И. Федоровой, В.Б. Ильина и др. В этой же главе обоснована необходимость проведения исследований, касающихся средозащитных свойств и устойчивости видов газонных трав в придорожных полосах степной зоны РФ.

Глава 2. Объекты, условия и методика исследований

На основании анализа литературы для исследования был отобран ряд газонных культур и травосмесей, наиболее пригодных к климатическим и эдафическим условиям и перспективных для использования в степной зоне.

Монокультуры: вариант «К» - овсяница красная (Festuca rubra L.); вариант «О» - овсяница овечья (Festuca ovina L.); вариант «Р» - райграс пастбищный многолетний (Lolium perenne L.); вариант «М» - мятлик луговой (Poa pratensis L.).

Газонные смеси составлены из вышеуказанных культур, с разницей в их процентном содержании.

Вариант «А»: 60% - овсяница красная, 30% - райграс пастбищный многолетний, 10% - мятлик луговой;

Вариант «В»: 55% - овсяница красная, 5% - овсяница овечья, 15% - мятлик луговой, 25% - райграс пастбищный многолетний;

Вариант «С»: 70% - райграс пастбищный многолетний, 15% - овсяница красная, 15% - мятлик луговой;

Вариант «D»: 50% - овсяница красная, 50% - мятлик луговой.

Расчет нормы высева газонных трав при составлении травосмесей производился в зависимости от процента участия данного вида в травосмеси по формуле А.А. Лаптева (1983).

Исследования проводили в 2009-2011 годах в два этапа: лабораторное моделирование и натурные (полевые) исследования.

В модельных вегетационных исследованиях в одной серии экспериментов в почву однократно вносили ацетат свинца (II) в дозах - 0, 100, 500, 1000 мг/кг, а в другой - оксид свинца (II) в дозах - 0, 10, 100, 300 мг/кг.

Для полевых исследований были подобранны пробные площади (ПП) на территории г. Новочеркасска Ростовской области, различающиеся по степени антропогенной нагрузки от автотранспорта (интенсивности движения).

· ПП№1 - рекреационная зона, без влияния автотранспорта;

· ПП№2 - прикюветная зона вдоль автомагистрали «Шахтинское шоссе», интенсивность движения 500-1000 автомашин в час;

· ПП№3 - прикюветная зона вдоль автомагистрали «Баклановский проспект», интенсивность движения 1000 - 1500 автомашин в час;

· ПП№4 - прикюветная зона вдоль федеральной автомагистрали «М4- Дон», интенсивность движения более 1500 автомашин в час.

В лабораторных исследованиях был использован чернозем обыкновенный среднесуглинистый. Перед посевом газонных трав на пробных площадях отбирали почвенные образцы с последующим определением в них концентрации свинца. На каждой пробной площади был произведен посев, как монокультур, так и поликультурных сообществ.

В течение вегетационного периода в модельных и полевых условиях по методикам А.Г. Головач (1955) и И.Н. Бейдеман (1987) вели учет численности побегов, определяли проективное покрытие и ассимиляционность поверхности. Фенологические наблюдения во время опытов проводили по «Методике фенологических наблюдений в ботанических садах СССР» (1975). Число и сроки скашивания газонных трав определяли по методике, разработанной Комиссией по газонам Совета ботанических садов СССР (1977). Во время исследований учитывали также основные виды сорняков и занимаемые ими площади до и после скашиваний относительно испытываемого вида до прополки, а также число прополок, поражения вредителями и болезням.

Исследование эколого-биологических свойств и оценки устойчивости газонных трав к негативным факторам производили по шкалам: зимостойкости, засухоустойчивости, общей декоративности, характера смыкания травостоя, устойчивости к повреждениям и болезням, устойчивости к засорению. Учитывали метеорологические условия в годы исследований.

По окончании условно принятого вегетационного периода (май - сентябрь) растения извлекали из почвы, взвешивали, высушивали. Валовое и подвижное содержание свинца определяли в почвах и растениях атомно-абсорбционным методом на спектрометре “Квант -2А” (РД 52. 18. 191 - 89). Особое внимание уделяли содержанию свинца в подвижной форме, так как данная форма легко усваивается растениями.

На основе полученных результатов рассчитывали коэффициент биологического поглощения (КБП) (ГОСТ РИСО 22030.2009).

Результаты, полученные в ходе исследования, были обработаны с помощью пакета программ Excel 2007 и Biostat 2008.

Глава 3. Оценка степени загрязнения почв придорожных полос г. новочеркасска и его пригородов

Почвы накапливают большую часть свинца в верхних горизонтах (Колесников, 2000, 2006 и др.). Больше всего поллютантов оседает на расстоянии до 50 м от полотна дороги. Частота превышения ПДК (32 мг/кг) свинца в почве на пробных площадях приведена в таблице 1.

Таблица 1

Количество проб почвы с превышением содержания свинца по отношению к ПДК

Для оценки поступления свинца в придорожные полосы из приземных слоев атмосферы, без учета фитомелиоративной роли зеленых насаждений, была изучена депонирующая роль снежного покрова. Отбор проб производился на расстоянии от 0 до 150 м полотна дороги. В рекреационной зоне (ПП №1) содержание свинца в жидкой фазе снега составило 0,05 мг/л. Результаты исследования представлены в таблице 2.

Таблица 2

Содержание свинца в жидкой фазе снега, мг/л

Наибольшие концентрации свинца отмечены на пробных площадях на расстоянии до 50 м от полотна дороги, где интенсивность движения более 1000 автомашин в час. Таким образом, при выносе свинца от автотранспорта основная нагрузка по депонированию поллютанта ложится на верхние горизонты почв на расстоянии до 50 м от полотна автомагистрали. При озеленении городов придорожные полосы засевают газоном (Тюльдюков, 2002), вследствие этого большая часть свинца оседает на надземную фитомассу газонных трав.

Глава 4 изменение Экологических свойств газонных трав в условиях загрязнения свинцом

В ходе диссертационного исследования вели морфо-фенологические наблюдения за газонными травами. В 2009 году проводили модельные лабораторные наблюдения за ростом и развитием газонных трав, как монокультур, так и поликультурных сообществ, высеянных в почву загрязненную оксидом свинца.

Мятлик луговой отличается замедленным темпом ростовых процессов, по сравнению с другими газонными культурами. В вариантах опыта с травосмесями, где процентное содержание райграса пастбищного от 30-70%, основная масса травостоя достигла 15-17 см высоты через 40 суток, а отдельные растения за это время разрослись до 21-23 см. К этому времени проективное покрытие почвы травостоем достигло 80%, так что газон имел вид сплошного и плотного темно-зеленого покрова, даже при осмотре его в непосредственной близости. В варианте, где процентное содержание мятлика лугового в травосмеси составляло 50%, основная масса травостоя достигла высоты 5 см лишь спустя 30 суток, при этом проективное покрытие почвы составляло лишь 50%. При внесении свинца в почву сроки онтогенеза газонных трав в монокультурах изменяются. В зависимости от доз внесения оксида свинца происходит стимулирование проростков овсяницы красной, мятлика лугового (табл. 3) и угнетение ростовых процессов у райграса пастбищного (табл. 4).

Таблица 3

Влияние содержания оксида свинца в почве на динамику роста и развития овсяницы красной

Таблица 4

Влияние содержания оксида свинца в почве на динамику роста райграса пастбищного

При внесении в почву 10-100 мг/кг оксида свинца наблюдалось стимулирование роста газонных трав в травосмесях, особенно в вариантах опыта, где доминирующим видом является овсяница красная. При максимальном загрязнении почв (300 мг/кг Pb) в травосмесях с райграсом пастбищным и мятликом луговым наблюдалось угнетение ростовых процессов.

В 2010 году были проведены лабораторно-модельные исследования динамики роста и развития газонных трав при различных дозах (0, 100, 500, 1000 мг/кг) загрязнения почвы ацетатом свинца (II).

Внесение ацетата свинца повлияло на изменение сроков прохождения газонными культурами фенофаз. Наблюдалось незначительное ухудшение динамики роста у овсяницы овечьей и овсяницы красной в монопосевах при загрязнении почвы 100-500 мг/кг ацетатом свинца и «выравнивание» сроков, по сравнению с контролем, при загрязнении 1000 мг/кг ацетата свинца (табл. 5).

Таблица 5

Влияние содержания ацетата свинца в почве на динамику роста и развития овсяницы овечьей

При всех дозах загрязнения почвы ацетатом свинца замечено ухудшение динамики роста и развития райграса пастбищного, что наглядно видно на таблице 6.

Таблица 6

Влияние содержания ацетата свинца в почве на динамику роста и развития райграса пастбищного

В варианте опыта газонной травосмеси с преобладанием райграса пастбищного также отмечена задержка сроков прохождения фенофаз при всех рассматриваемых дозах загрязнения почвы ацетатом свинца.

В варианте опыта, где 50% овсяницы красной и 50% мятлика лугового наблюдается угнетение ростовых процессов при внесении 100-500 мг/кг ацетата свинца в почву и «выравнивание» динамики роста и развития, по сравнению с контролем, при внесении 1000 мг/кг. В вариантах «А» и «В», где высевались смеси травянистых растений с наибольшим видовым разнообразием, внесение ацетата свинца в почву незначительно повлияло на динамику роста и развития даже при больших дозах.

В течение трех вегетационных сезонов (2009-2011) проводили наблюдения за ростом и развитием газонных трав придорожных полос г. Новочеркасска, которые по анализу научных исследований отнесены в группу перспективных растений для степной зоны юга России. Каждый образец изучали в сплошном посеве на делянках площадью не менее 5 м2.

Средняя температура воздуха в 2009 году превышала норму на 5%, сумма эффективных температур (выше 50С) с мая по сентябрь составила 3195,30С, что больше средних многолетних значений на 154,60С, а количество осадков за этот же период составило 77% от нормы (в июне 2009 года выпало 26% осадков от нормы июня - 60 мм).

Учитывая метеорологические условия 2009 года, первое скашивание было произведено на 43 сутки после посева, на оптимальную высоту (5 сантиметров) для исследуемых газонных культур, рекомендуемая А.Г. Головачом(1955) и В.А. Тюльдюковым (2002). В течение вегетационного периода в 2009 году производили еще 4 скашивания на высоту 5 сантиметров.

На пробных площадях с высокой интенсивностью движения автотранспорта было замечено отставание прохождения фаз и снижение высоты надземной части образцов травосмеси «А» по сравнению с пробными площадями с меньшей интенсивностью автотранспорта. Угнетение травянистых растений, произрастающих в условиях интенсивного движения транспорта (ПП№3 и ПП№4), доказывает и то, что в первый год роста растений происходит уменьшение разницы между средней и максимальной высотой надземной части (перед первым скашиванием разница составила 1,6 см, в середине вегетационного периода - 0,9 см) на ПП№3 и ПП№4. На ПП№1 и ПП№2 разница, между максимальной и средней высотой, в течение всего вегетационного периода составила 2,3-2,6 см.

При наблюдении образцов «В» в первый год отмечены ранние даты появления всходов на ПП№2 и ПП№3, т.е. на участках со средней интенсивностью движения автотранспорта, и практически одновременное достижение травостоем высоты 10 см на всех пробных площадях. Также зафиксировано, что динамика отрастания надземной части на участках со средней интенсивностью движения практически совпадает с динамикой отрастания надземной части на условно чистой пробной площади (без влияния автотранспорта). Динамика отрастания надземной части незначительно отстает на ПП№4, по сравнению с остальными ПП. Это дает основание отнести газонную травосмесь «В» к перспективным и устойчивым для использования в придорожных полосах степной зоны.

Образцы с наименьшим видовым разнообразием («С» и «Д») в первый год охарактеризованы как образцы с неустойчивой динамикой развития и роста в условиях антропогенных нагрузок.

При наблюдении за ходом роста и развития монопосевов в условиях различной интенсивности движения автотранспорта отмечено:

· динамика роста надземных частей райграса пастбищного снижается с увеличением интенсивности движения автотранспорта, несмотря на то, что на всех ПП даты наступления и прохождения фенофаз практически совпадают;

· при наблюдении за мятликом луговым в 2009 году в полевых условиях степной зоны юга России отмечено не только замедление роста и развития, но и угнетение травостоя при увеличении интенсивности движения автотранспорта;

· овсяница красная не снижает темпов отрастания надземной части при антропогенных нагрузках;

· наблюдения за ростом и развитием овсяницы овечьей в 2009 году не дают возможности установить влияние интенсивности движения автотранспорта на динамику фенофаз. Полученные результаты требуют более детального изучения.

На второй и третий год за счет запасных питательных веществ у газонных трав развиваются из почек новые побеги, которые и определяют качество дернового покрова в течение всего вегетационного периода.

Травосмесям с участием овсяницы красной свойственны конкурентность, мощность, пластичность и стойкость, начиная со 2-го года жизни. В условиях недостатка влаги в первый год жизни овсяница красная угнеталась райграсом пастбищным, но уже со следующего года она полностью доминирует в травостое.

В газонной смеси «В» зафиксированы более активные темпы кущения, чем на контроле, но с увеличением числа живых побегов, увеличивается и число отмерших побегов. Также отмечено снижение средней высоты надземной части травостоя в связи с увеличением интенсивности движения автотранспорта.

При увеличении интенсивности движения автотранспорта снижается средняя высота травостоя в варианте опыта «С» и отношение живых побегов к отмершим. К концу третьего года зафиксированы низкие проценты жизнеспособности образцов газонной смеси «С» на всех изучаемых пробных площадях.

В вегетационные периоды 2010 - 2011 годов на пробных площадях №2 и №3 отмечено более активное кущение газонной смеси «Д», даже при сравнении процессов кущения образца «Д» с ПП№1 (контроль, без воздействия автотранспорта). Также среднесуточный прирост травостоя на ПП№2 И ПП№3 превышает среднесуточный прирост на ПП№1. К концу третьего года жизни у образцов «Д» отношение живых побегов к отмершим на всех ПП высокое (81,3% - 88,9%).

Темпы побегообразования во второй и третий год произрастания травосмесей во многом можно объяснить результатами темпов побегообразования образцов монокультур, входящих в состав исследуемых газонных злаковых смесей. Так, к примеру, результаты динамики побегообразования образцов травосмеси «А» и «В», в которых более 55% овсяницы красной, подтвердили результаты, полученные при наблюдении за овсяницей красной в монопосеве (табл. 7).

Согласно морфо-фенологическим наблюдениям за 2009-2011 год, наиболее высокими темпами роста, кущения и образования дернины обладают газоны, созданные из нескольких видов трав с доминированием овсяницы красной.

Согласно программе и методике исследований на пробных площадях, по вариантам опытов, ежегодно проводили эколого-декоративную оценку произрастающих газонных трав и травосмесей.

Морфо-фенологические наблюдения 2009-2011 годов в условиях аномально высоких температур (абсолютные максимум XXI века (август 2010 года - 40,1о, сентябрь 2010 - 38,1о) позволяли выделить важнейшее положительное свойство овсяницы красной - способность сохранять темно-зеленый цвет упругих глянцевых листьев даже в периоды высоких температур. В засуху овсяница красная полностью прекращает вегетацию, листья и побеги теряют тургор, часть листьев и побегов в период осенне-весенней генерации подсыхает, однако основная масса листьев сохраняет зеленую окраску. Со спадом гидротермического напряжения летняя депрессия сменяется активной осенней вегетацией.

Таблица 7

Динамика роста и развития образцов овсяницы красной второго и третьего года жизни на участках с различной антропогенной нагрузкой

При увеличении интенсивности движения автотранспорта показатели зимостойкости травостоя овсяницы красной изменяются от 4 до 2 баллов. На ПП№4 было зафиксировано, что к третьему году 50-75% растений пострадало от поздних весенних и ранних осенних заморозков.

Газон из овсяницы овечьей сохранил зеленый цвет даже в период засухи. Со второго года стало заметно, что овсяница овечья в смешанном травостое плохо уживается с другими видами, а в монокультурном посеве сильно засоряется сорной растительностью (общее проективное покрытие сорных растений до 50% на ПП с интенсивностью движения более 1000 автомашин в час.).

Травостой мятлика лугового вынослив к умеренному вытаптыванию: он почти не снижает своей жизнеспособности и не ухудшает внешнего декоративного вида, благодаря наличию большого количества подземных побегов, высокой энергии кущения. Мятлик луговой обладает высокой конкурентной способностью: сформировавшийся травостой этого растения хорошо противостоит внедрению сорной растительности, в травосмесях, со 2-3 года он вытесняет другие виды, занимая господствующее положение.

Райграс пастбищный в первый год жизни вскоре после весеннего посева образовал сплошной и густой травянистый покров. Однако уже на второй и третий год травостой изредился, побеги райграса пастбищного распределились по поверхности почвы лишь в виде отдельных розеток, образуя непрочную, ломкую дернину. Зимостойкость райграса пастбищного низкая: на всех ПП, к третьему году жизни от поздневесенних и раннеосенних заморозков пострадало более 75% растений. Устойчивость райграса к вытаптыванию средняя. В условиях затенения побегообразование почти приостанавливается, генеративные побеги практически отсутствуют.

Обобщая результаты наблюдений, следует подчеркнуть, что все исследуемые газонные травы в разной степени теряют декоративную привлекательность к третьему году жизни в связи с увеличением интенсивности движения автотранспорта. По степени сохранения экологических свойств травостои образуют следующие ряды: «В» - «А» - «Д» - «С» для поликультурных посевов; овсяница красная - райграс пастбищный - овсяница овечья - мятлик луговой для монокультурных посевов.

Глава 5. Средообразующая роль газонов придорожных полос

Газоны придорожных полос поглощают металлы, депонируют значительное их количество в фитомассе и тем самым временно выводят из круговорота веществ в окружающей среде.

Реакция растений на загрязнение свинцом проявляется, прежде всего, в угнетении роста, которое, сопровождается накоплением тяжелых металлов в тканях растений.

В ходе диссертационного исследования рассматривали вопрос механизма депонирования свинца различными органами газонных трав.

При содержании свинца до 4 мг/кг в тканях корневой системы газонных трав не происходит угнетения роста корней. Свыше 4 мг/кг растения замедляют рост корневой системы и вырабатывают барьеры, препятствующие свободному транспорту свинца в вегетативные и генеративные органы растения.

Количество осаждаемого свинца надземной фитомассой газонных трав зависит от архитектоники листа и площади ассимиляционного аппарата.

Наибольшее содержание свинца (219 мг/кг) зафиксировано в фитомассе у райграса пастбищного, это может объясняться тем, что листья у райграса морщинистые и на них осаждаются и задерживаются ТМ. Листья овсяницы овечьей обратношероховатые, щетиновидные, слегка лоснящиеся, накапливают до 123 мг/кг свинца. Накопление свинца листьями мятлика лугового и овсяницы красной осложняется гладкостью листовой пластинки. В поликультурных фитоценозах наибольшее количество свинца (до 360 мг/кг) накапливается в газонных злаковых смесях, где доля участия райграса пастбищного превышает 50%.

Анализируя результаты, можно предположить, что существует зависимость между глубиной проникновения корневой системы и содержанием свинца в корнях исследуемых газонных культур (рис.1). Коэффициент корреляции равен -0,42.

Рис. 1. Зависимость глубины проникновения корневой системы в почву от содержания свинца в корнях (на примере ПП№1).

В 2009 году проведены лабораторные вегетационные исследования с внесением оксида свинца. При внесении небольших доз оксида свинца в почву наблюдалось стимулирование роста газонных трав, особенно в вариантах опыта, где доминирующим видом является овсяница красная (рис. 2). В травосмесях, с долевым участием райграса пастбищного более 50%, при загрязнении до 100 мг/кг оксидом свинца наблюдалось стимулирование ростовых процессов наземной и подземной фитомассы, при концентрациях от 100 мг/кг - 300 мг/кг угнетение роста, а более 300 мг/кг у растений показатели роста незначительно отличаются от показателей роста райграса на контрольных образцах.

За счет особенностей физиологических процессов и хода роста мятлика лугового влияние оксида свинца в концентрациях более 10 мг/кг на рост и развитие надземной и подземной фитомассы не зафиксировано.

При загрязнении почв более 300 мг/кг наблюдалось угнетение ростовых процессов надземной фитомассы овсяницы овечьей. В вариантах опыта, где высевали смеси травянистых растений с наибольшим видовым разнообразием и преобладающим видом являлась овсяница красная, реакция культурфитоценоза на повышение концентрации оксида свинца в почве происходила постепенно и не наблюдалось скачков роста, как надземной фитомассы, так и подземной.

Газонные травы по оптимальному соотношению устойчивости к загрязнению почвы оксидом свинца и способности к извлечению свинца из почвы образуют следующий ряд в порядке снижения соотношения: овсяница красная> овсяница овечья > райграс пастбищный > мятлик луговой.

В 2010 году проведены модельные вегетационные исследования с внесением ацетата свинца. При внесении 100 - 500 мг/кг ацетата свинца в почву наблюдалось незначительное ухудшение роста газонных трав, особенно это было заметно в вариантах опыта, где процентное соотношение райграса пастбищного в травосмеси составляло более 30%.

При максимальных значениях (500 - 1000 мг/кг) ацетата свинца в почве, происходило кратковременное стимулировани...