CC BY
167
2. Середина В.П. Оценка техногенного воздействия нефти на свойства почв Западной Сибири // Изв. Том. политехн. ун-та. - 2003. - Т. 306. - № 2. - С. 34-37.
3. Классификация и диагностика почв России / Л.Л. Шишов, В.Д. Тонконогов, И.И. Лебедева [и др.]. -Смоленск: Ойкумена, 2004. - 342 с.
4. Удодов Л.А., Расторгуев Н.М., Назаров А.Д. Минеральные воды нефтегазоносных районов Томской области // Изв. Том. политехн. ун-та. - 1975. - Т. 237. - С. 157-204.
5. Солнцева Н.П. Изменение морфологии дерново-подзолистых почв в районах нефтедобычи // Добыча полезных ископаемых и геохимия природных экосистем. - М.: Наука, 1982. - С. 29-70.
6. Глазовская М.А. Методологические основы оценки эколого-геохимической устойчивости почв к техногенным воздействиям. - М., 1997. - 102 с.
7. Пиковский Ю.И. Природные и техногенные потоки углеводородов в окружающей среде. - М.: Изд-во МГУ, 1993. - 208 с.
8. Солнцева Н.П. Эволюционные тренды почв в зоне техногенеза // Почвоведение. - 2002. - № 1. - С. 9-20.
9. Нефтезагрязненные почвы: свойства и рекультивация / В.П. Середина, Т.А. Андреева, Т.П. Алексеева [и др.]. - Томск: Изд-во ТПУ, 2006. - 270 с.
---------♦-----------
УДК 504.705:581.526.45 Л.И. Возна, А.В. Кабанов
РЕКРЕАЦИОННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ЛУГОВЫХ ФИТОЦЕНОЗОВ В АСПЕКТЕ ИЗМЕНЕНИЯ
ПОЧВЕННОГО ПЛОДОРОДИЯ
В статье рассматриваются изменения основных почвенных характеристик (плотность, пороз-ность, pH, гумус, содержание подвижных питательных веществ) в связи с трансформацией естественного лугового фитоценоза под воздействием различных рекреационных нагрузок. На основании степени нарушенности травяного покрова выделено четыре зоны рекреационной нагрузки с соответствующими особенностями структуры и составом фитоценоза.
Ключевые слова: рекреационная трансформация, луговой фитоценоз, почвенное плодородие.
L.I. Vozna, A.V. Kabanov
RECREATIONAL TRANSFORMATION OF MEADOW PHYTOCENOSIS IN THE ASPECT OF SOIL FERTILITY
CHANGE
Changes in the basic soil characteristics (density, porosity, pH, humus, mobile nutritive material availability) in connection with natural meadow phytocenosis transformation under the influence of various recreational loadings are considered in the article. On the basis of grassy cover damage degree four zones of recreational loading with corresponding peculiarities of structure and phytocenosis composition are chosen.
Key words: recreational transformation, meadow phytocenosis, soil fertility.
Всевозрастающее антропогенное воздействие оказывает существенное негативное влияние на природные экосистемы г. Москвы. Антропогенные факторы различны по характеру и силе воздействия на ландшафты города. Одним из таких факторов можно назвать рекреационную нагрузку. Именно этот вид воздействия является наиболее сильно выраженным для пригородных, а также парковых и лесопарковых территорий города. При рекреационном воздействии происходит нарушение всех компонентов экосистемы, что приводит к нарушению ее структуры. Изменение структуры биогеоценоза под влиянием рекреационных нагрузок, в первую очередь, наиболее отчетливо проявляется на травяном покрове, в то же время наиболее высокая антропотолерантность присуща древесным растениям, которые в меньшей степени страдают от изменения свойств экотопа, а также более устойчивы к вытаптыванию и механическому воздействию рекре-антов [1-2].
Среди травянистых видов наиболее устойчивыми к рекреационной нагрузке являются луговые и сорные виды, а наименее - лесные [3-6].
Воздействие рекреации на растения может быть как прямым, так и опосредованным. При прямом воздействии наблюдается механическое повреждение надземных органов растений, появление выбитых
участков, лишенных растительности. Такой тип воздействия нарушает процесс естественного возобновления травянистой растительности, происходит сокращение видового разнообразия.
Но значительно сильнее воздействие рекреации на растения осуществляется опосредованно - через изменение свойств почв.
Нами была проведена работа по изучению изменений основных почвенных характеристик (плотности, пористости, pH, гумуса, содержанию подвижных питательных веществ - азота, фосфора, калия) и связанной с ними трансформации естественного лугового фитоценоза под воздействием различных рекреационных нагрузок.
Наблюдения проводились в Битцевском лесопарковом массиве г. Москвы на материковом суходольном лугу. Почвы лесопарка дерново-подзолистые, сформированные на тяжелых глинистых почвообразующих породах, имеют тяжелосуглинистый гранулометрический состав, характеризуются низкой водопроницаемостью. Мощность почвенного профиля небольшая.
Отбор почвенных образцов проводили на площадках с разной рекреационной нагрузкой с глубины 7-8 см.
Агрохимические показатели почвенных образцов определяли по общепринятым стандартным методикам: pH - в ^ суспензии потенциометрически; гумус - по Тюрину; подвижный азот - в нитратной форме с дисульфофеноловой кислотой; подвижный фосфор - по Кирсанову (в вытяжке 0,2 н HCl) на фотоэлектроколориметре; доступный калий - по Кирсанову (в вытяжке 0,2 н HCl) на атомно-адсорбционном анализаторе «Hitachi». Плотность твердой фазы почвы определяли пикнометрическим способом, плотность сложения -с помощью цилиндров в образцах с ненарушенным сложением. Общую скважность почвы определяли путем вычисления на основании плотности твердой фазы и плотности сложения.
В таблице 1 представлены результаты исследования трансформации травяного покрова суходольного луга при разной рекреационной нагрузке.
По результатам исследования растительности нами было выделено четыре зоны рекреационной нагрузки и соответствующие им степени нарушенности растительного покрова: зона максимальной рекреационной нагрузки; зона сильной рекреационной нагрузки; зона средней рекреационной нагрузки; зона невысокой рекреационной нагрузки.
Таблица 1
Изменение флористического состава суходольного луга в зависимости от рекреационной нагрузки
Интенсивность рекреационной нагрузки Плотность сложения почвы, г/см3 Общая пористость почвы, % Флористический состав
Зона максимальной рекреационной нагрузки 1,11 48,0 Травяной покров сильно нарушен, число видов не более 2, состояние растений угнетенное, проективное покрытие не более 5%
Зона сильной рекреационной нагрузки 1,02 54,0 Травяной покров сильно нарушен, число видов от 2 до 5, проективное покрытие не превышает 10%
Зона средней рекреационной нагрузки 0,75 65,0 Число видов на участке от 11 до 15, проективное покрытие до 20-50%
Зона невысокой рекреационной нагрузки 0,42 82,0 Число видов максимально (18), проективное покрытие 60-80%. Этой зоне присущи черты стабильно существующего сообщества
Из данных табл. 1 видно, что по мере возрастания рекреационной нагрузки повышается плотность сложения почвы. Так, от зоны невысокой нагрузки до зоны максимальной нагрузки происходит уплотнение почвы в 2-4 раза - от 0,42 до 1,11 г/см3. С уплотнением почвы уменьшается ее общая пористость. Причем даже незначительное, на первый взгляд, уплотнение почвы приводит к существенному снижению общей пористости. При плотности почвы 1,11 г/смз ее общая пористость составила 48 %, при 0,75 г/смз - 65, при
0,42 г/смз - 82 %.
ел
о
Интенсивность рекреационной нагрузки Плотность сложения почвы, г/см3 Общая порис- тость, % Порис- тость аэрации, % pH в КС1 Гумус по Тюрину, % N - N03, мг/кг Сте- пень обес- печен- ности Р205, мг/ ЮОг Степень обеспе- ченности К20, мг/ ЮОг Степень обеспечен- ности
Зона максимальной нагрузки 1,07±0,03 54,0 ± 1,73 38,0 ± 0,58 4,9±0,69 1,05±0,11 9,97±2,0 Низкая 2,6 ± 0,40 Очень низкая 8,5±0,24 Средняя
Зона средней нагрузки 0,80±0,29 63,7±1,20 57,7±1,76 5,0±0,09 1,83±0,19 9,13±0,94 Низкая 2,17±0, 18 Очень низкая 13,1 ±0,90 Повы- шенная
Зона невысокой нагрузки 0,43±0,12 81,7±0,88 74,0±1,16 5,0±0,17 5,98±1,48 18,5±1,07 Сред- няя 5,4± 1,05 Низкая 18,6±0,81 Высокая
Почвоведение
Плотность почвы и связанная с ней пористость являются важнейшими свойствами почвы. Именно в порах происходят почвенные процессы, в них распределяются корни растений, живут микроорганизмы и мелкие животные. Поры определяют передвижение воды и питательных веществ в почве. Поэтому уплотнение почвы и снижение ее общей пористости оказывают угнетающее воздействие на растения, ухудшают условия развития корневых систем. По мере увеличения рекреационной нагрузки происходит значительное сокращение видов растений, деградация лугового биогеоценоза, снижение его продуктивности.
В меньшей степени устойчивы к сильному рекреационному воздействию виды с короткокорневищным и корневищным типом корневой системы. При снижении рекреационной нагрузки происходит расширение спектра типов корневых систем. Появляются длиннокорневищные и стелющиеся виды.
Наши исследования свидетельствуют, что по мере уплотнения почвы и связанного с ним снижения продуктивности лугового биогеоценоза в верхних горизонтах происходит изменение некоторых параметров почвенного плодородия (табл. 2).
В первую очередь повышение рекреационных нагрузок влияет на содержание гумуса: с их возрастанием содержание гумуса уменьшается. Этот факт был установлен рядом исследователей [7-9].
По нашим наблюдениям, содержание гумуса при плотности почвы 0,43 ± 0,12 г/см3 составило 5,98 % ± 1,48, при 0,80 ±0,29 г/см3 - 1,83 % ± 0,19, при 1,07 ± 0,03 г/см3 - 1,05 % ± 0,11.
Снижение содержания гумуса с возрастанием рекреационных нагрузок обусловлено как за счет уменьшения растительного опада, так и ухудшения условий его разложения.
Известно, что содержание гумуса - основной показатель почвенного плодородия, поэтому его сокращение - является свидетельством снижения общего плодородия почв при увеличении рекреационных нагрузок. Снижение содержание гумуса приводит к изменению содержания доступных для растений питательных веществ.
В естественных условиях фитоценоз является главным регулятором содержания питательных веществ в почвах. Их содержание зависит от возвращения поглощенных растениями питательных веществ с опадом.
Большинство травянистых растений в естественных фитоценозах в своем составе содержат больше калия, чем азота и фосфора. Так как минеральные вещества, поглощенные растениями в естественных фитоценозах, возвращаются в почву, то содержание калия в почве зависит от продуктивности ценоза, а следовательно, от плотности почвы.
На основании данных по зависимости содержания доступного калия в почве от ее плотности и содержания гумуса видно, что зависимость эта от плотности почвы обратная: с увеличением плотности содержание доступного калия уменьшается; от содержания гумуса зависимость прямая, так как с увеличением содержания в почве гумуса содержание доступного калия в почве повышается.
Степень обеспеченности почв доступным калием изменяется от низкой в почве с высокой рекреационной нагрузкой до повышенной и высокой в почвах с меньшими нагрузками.
Важным элементом питания растений является фосфор. Доступный для растений фосфор - один из наиболее дефицитных элементов в почвах нашей зоны: его содержание в естественных почвах низкое. Содержание фосфора в растениях и потребность их в этом элементе также низкие. Так, если содержание азота и калия в составе растений составляет целые проценты (2-4 % и более), то содержание фосфора у большинства травянистых растений - десятые доли процента. Этим можно объяснить тот факт, что содержание подвижного фосфора на участках с разной степенью рекреационной нагрузки мало зависит от продуктивности ценоза. На всех участках степень обеспеченности почв этим элементом остается низкой. Определенное влияние на снижение доступности фосфора оказывает кислая реакция почвы: при кислой реакции почвы при pH 3,5-5,4 фосфор фиксируется гидроокислами алюминия и железа и становится малодоступным для растений.
На всех участках в момент наблюдений содержание подвижного азота колебалось от 9,3 ± 0,94 до 18,5 ± 1,07 мг/кг почвы, что соответствует низкой и очень низкой степени обеспеченности почвы этим элементом. Если низкое содержание подвижного азота в почвах с интенсивной нагрузкой можно объяснить низким содержанием в них гумуса и слабой микробиологической деятельностью, то низкое содержание подвижного азота в почвах с малой нагрузкой и высоким содержанием гумуса тем, что образующийся азот быстро перехватывают корни растений и почвенные микроорганизмы.
В решении вопроса об обеспеченности почв подвижным азотом в зависимости от рекреационной нагрузки требуется проведение наблюдений за динамикой подвижного азота в почвах в течение вегетации.
Полученные данные позволяют выявить тенденции в изменении свойств дерново-подзолистых почв при рекреационных нагрузках и обусловленное ими ухудшение состояния растительности. Изменение свойств почв при рекреационных нагрузках идет по пути их деградации.
Для восстановления и улучшения содержания зеленого фонда города, сохранения биоразнообразия необходимо проведение ряда мероприятий. Одним из важных звеньев этих мероприятий должно быть улучшение почв. Почвы, подверженные постоянным рекреационным нагрузкам, нуждаются в постоянном пополнении органическими и минеральными компонентами, а также в агротехнической коррекции их физических свойств. Оптимизация почвенных характеристик должна быть одним из главных звеньев в концепции озеленения современных городов.
Литература
1. Ильминских Н.Г. Экологические и флористические градиенты в урбанизированном ландшафте среды // Проблемы изучения синантропной флоры СССР. - М., 1989. - С. 3-5.
2. Казанская Н.С., Ланина В.В., Марфенин Н.Н. Рекреационные леса (состояние, охрана, перспективы использования). - М.: Лесн. пром-сть, 1977. - 96 с.
3. Рекреационное использование в пригородных лесах Ленинграда / Л.В. Крестьяшина, Г.И. Арно, С.С. Савицкий [и др.] // Оптимизация рекреационного лесопользования. - М.: Наука, 1990. - С. 38-44.
4. Кучко А.А. Оптимизация рекреационного лесопользования в зеленой зоне г. Днепрозаводска // Оптимизация рекреационного лесопользования. - М.: Наука, 1990. - С. 32-38.
5. Рысин Л.П. Методические основы оптимизации рекреационного лесопользования (на примере лесов Подмосковья) // Оптимизация рекреационного лесопользования. - М.: Наука, 1990. - С. 6-15.
6. Эмсис И.В. Опыт прикладного изучения лесов рекреационного значения в Латвии // Оптимизация рекреационного лесопользования. - М.: Наука, 1990. - С. 15-23.
7. Пшоннова В.Г. Изменение плодородия дерново-подзолистых почв под влиянием хозяйственной деятельности человека в лесопарках. - Киев: Изд-во АН УССР, 1956. - С. 43-44.
8. Спиридонов В.Н. Устойчивость естественных насаждений в условиях высокой антропогенной нагрузки: дис. ... канд. биол. наук. - Свердловск, 1974. - 223 с.
9. Стародубова В.А. Влияние рекреационных нагрузок на изменение свойств почвы в горном Крыму // Почвоведение. - 1985. - № 3. - С. 123-126.
