CC BY
22
УДК 631.415
ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ТЕРРИТОРИЙ МАЛЫХ ГОРОДОВ КУРСКОЙ ОБЛАСТИ
© 2017 Е. П. Проценко1, Н. П. Неведров2, И. П. Балабина3, М. Ю. Фомина4, О. А. Большакова5, Л. А. Жилинкова6
1докт. с.-х. наук, профессор кафедры общей биологии и экологии
e-mail: ItsKGU@yandex.ru 2канд. биол. наук, старший преподаватель кафедры общей биологии и экологии
e-mail: 9202635354@mail.ru 3канд. биол. наук, доцент кафедры общей биологии и экологии e-mail: balabinaegf@yandex.ru
4студентка 4 курса естественно географического факультета e-mail: masha07021996@yandex.ru 5аспирантка кафедры общей биологии и экологии
6магистрант 2 курса естественно-географического факультета
e-mail: kafecolbiol@yandex. ru Курский государственный университет
В работе приведены данные физико-химических свойств серых лесных почв поселка Прямицино Курской области. Обсуждены особенности пространственных вариаций базовых и эколого-геохимических показателей почв при удалении от линейного объекта антропогенного воздействия. Приводятся данные комплексной оценки
экологическогосостояния и устойчивости ландшафтов поселка с применением общепринятых интегральных показателей и индексов.
Ключевые слова: ландшафт, экологическая устойчивость, антропогенное воздействие, эколого-геохимическая оценка.
Изменение ландшафтных систем малых городов, испытывающих возрастающие с каждым годом антропогенные нагрузки, в настоящее время очень актуально в связи с повышением требований к увеличению комфортности проживания населения и с реализацией конституционного права на комфортную окружающую среду. Вместе с тем для малых городов (районного уровня) очень трудно изыскать средства для грамотных экологических и архитектурных решений. В регуляции и оптимизации ландшафта особое внимание должно быть уделено защите почв от загрязнений и методам снижения техногенного вреда [Муха и др 2006: 119 с ].
Цель работы - эколого-геохимическая оценка ландшафтов пос. Прямицыно Октябрьского района Курской области для разработки системы мероприятий эффективного управления и оптимального использования ландшафта в условиях нестабильной экологической среды.
Почвенный покров поселка Прямицыно Октябрьского района Курской области представлен темно-серыми и серыми лесными почвами с различной степенью их антропогенной трансформации.
В связи с тем что транспортные автомагистрали могут оказывать определенное влияние на состояние окружающей среды, изучалось влияние автомагистрали «Курск-Льгов-Рыльск» на экотопы поселка. Пробы почв отбирались с глубины 0-20 см на расстоянии от автомагистрали 200 м, 500 м и 700 м соответственно в парковой зоне и
непосредственно в жилом секторе поселка Прямицыно. Образцы отбирались согласно требованиям ГОСТа 17.4.3.01.83 «Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб». В ходе исследования почвенного покрова изучались основные физико-химические показатели экологического состояния почв согласно стандартным методикам определения: обменной кислотности, гидролитеической кислотности, гумуса, азота, нитратной и аммонийной форм азота, обменных фосфора, калия, кальция и магния. Содержание валовых и подвижных форм тяжелых металлов проводилось с применением метода атомно-абсорбционной спектрометрии.
Таблица 1
Физико-химические свойства урбаноземов п. Прямицыно в зависимости от удаления от источника антропогенного воздействия (мг/100г почвы)
Место отбора проб Удаление от источника рН Нг, почвы Гумус % Мщг N- NO3 N- nh4 P2O5 K2O Обменный Са 2+ Обменный Mg 2+
Парк 200 5,7 3,03 3,05 11,39 0,07 0,48 13 9,8 18,9 4,1
500 7 0,8 3,6 12,69 0,7 0,39 56 17,7 19,4 4,1
700 6,9 0,95 3,81 12,4 0,1 0,6 22,9 13,4 20,6 3,3
Населенный пункт 200 7,4 0,47 3,28 10,09 0,24 0,48 32,8 12,9 19,8 3,3
500 6,6 1,25 3,82 11,68 0,16 0,21 13,2 7,2 19,4 3,7
700 7,3 0,59 3,33 9,23 0,19 0,33 84,4 29,2 14,8 2,9
В результате проведенных исследований выявлено следующее: в почвах населенного пункта по сравнению парком кислотность почв сдвинута в щелочную сторону, что характерно для городов (рН - более 7) и является следствием значительного количества эмиссии карбонатной пыли при градостроительных работах (табл. 1). Почвы территории исследуемых участков имеют рН от среды, близкий к нейтральному (рН=5,7 на территории парка) до слабощелочного ( рН=7,4 в жилой зоне) . Кислотность почвы (рН) в парке при удалении от загрязнителя уменьшается. При этом гидролитическая кислотность в парковой зоне на удалении 200 м от автомагистрали достигает наибольших значений (Нг=3,03 мг*экв/100г). В целом по гидролитической кислотности отобранные образцы относятся к нейтральным по кислотности (Нг=0,47-1,25 мг*экв/100г). По содержанию гумуса исследуемые почвы относятся к слабогумусированным серым лесным почвам (во всех образцах< 4%); как в парковой зоне, так и в селитебной зоне поселка. Количество органического вещества изменяется в зависимости от расстояния до автомагистрали. Содержание гумуса заметно возрастает при удалении от линейного источника воздействия (парковая зона: 3,053,81% населенный пункт: 3,28-3,82%), что может быть связано с воздействием на почвенный микробоценоз и изменением продуктивности фитоценозов. Содержание нитратного азота (N-N03) очень низкое (0,07-0,7 мг/100 г). Это говорит о том, что исследованная почва остро нужнается в азотных удобрениях. Обеспеченность исследуемых образцов подвижными соединениями фосфора (Р205) колеблется от повышенной (в парковой зоне на удалении 200 м - 13 мг/100 г) до очень высокой (в жилом секторе на удалении 700 м - 84,4мг/100 г). Исходя из полученных результатов можно сделать вывод о фрагментарном загрязнении территории поселка соединениями фосфора. Обеспеченность подвижными соединениями калия (К20) от средней обеспеченности до очень высокой (7,2-29,2 мг/100 г). Содержание обменного кальция в исследуемой почве повышенное (14,8мг/100 г в жилом секторе) и высокое (18,9-
Проценко Е. П., Неведров Н. П., Балабина И. П., Фомина М. Ю., Болшакова О. А., Жилинкова Л. А.
Эколого-геохимическая оценка территорий малых городов Курской области
20,6 мг/100 г). Содержание обменного магния изменяется от повышенного (3,3-3,9 мг/100 г) до очень высокого (парковая зона 4,1 мг/100 г).
Таким образом, исследованные участки территории п. Прямицыно небогаты по запасам гумуса, азота, подвижных соединений фосфора, калия. Также отмечена тенденция по неравномерному распределению в почве элементов питания в зависимости от удаления от автомагистрали «Курск-Льгов-Рыльск». Исключение составляют обменные кальций и магний, высокое содержание элементов отмечено на всех участках.
По результатам исследований массовых концентраций тяжелых металлов в почвах ключевых объектов поселка Прямицыно отмечена динамика накопления валовых и подвижных форм тяжелых металлов. По данным, представленным в таблице 2, не наблюдается превышения предельно допустимых концентраций по всем исследуемым элементам тяжелых металлов, однако существует негативное воздействие на окружающую среду, поскольку отмечено превышение фактического содержания над фоновым по содержанию подвижного свинца (0,93 мг/кг), кадмия (0,1 мг/кг), цинка (5,75 мг/кг), кобальта (0,11 мг/кг), а также валового кадмия (0,24 мг/кг), что свидетельствует о постепенном накоплении загрязнений.
Таблица 2
Содержание тяжелых металлов в почвах поселка Прямицыно Курской области
Элементы и соединения ТМ Фактическое содержание ТМ мг/кг Фоновое содержание ТМ мг/кг ПДК мг/кг
Подвижные формы тяжелых металлов, мг/кг
Свинец(РЬ) 1,76 ± 0,44 0,93 6,0
Никель (N1) 0,85 ± 0,36 2,97 4,0
Кадмий(Сё) 0,10 ± 0,03 0,01 1,0
Медь (Си) 0,07 ± 0,02 0,75 3,0
Марганец(Мп) 9,67 ± 2,22 17,28 80,0
Цинк^п) 5,75 ± 1,90 1,67 23,0
Кобальт(Со) 0,11 ± 0,05 0,08 5,0
Валовые формы тяжелых металлов, мг/кг
Медь (Си) 12,00 ± 2,76 22 55,0
Марганец(Мп) 243,57 ± 56,02 140 1500,00
Цинк^п) 42,37 ± 13,98 52 100,00
Никель (N1) 15,35 ± 63,45 33 85,00
Кадмий(Сё) 0,24 ± 0,08 0,03 2,00
Свинец(РЬ) 9,88 ± 2,47 16 30,00
Следует отметить, что в настоящее время территория поселка, подверженная загрязнению тяжелыми металлами, не представляет опасности для населения и не оказывает негативного воздействия на окружающую среду, но наблюдается накопление тяжелых металлов в почве.
В ходе рекогносцировочного описания и изучения ландшафтных карт поселка проводилась комплексная оценка экологической устойчивости ландшафтов поселка с применением общепринятых интегральных показателей и индексов.
Оценка устойчивости ландшафта Октябрьского района проводилась на примере территории ООО «Октябрьское Агрообъединение». Для экологической оценки устойчивости состояния ландшафта и его использования применим определенный показатель-индекс видового разнообразия (индекс экотонизации)[Тимофеева 2014].
У = Ы: Б, (1)
где У - индекс видового разнообразия; Ь - длина экотона, м; Б - площадь агроландшафта, га
Экотон - переходная полоса между визуально различимыми сообществами. Обычно экотоны населены организмами значительно гуще, чем сами контактирующие сообщества.
Оценка индекса видового разнообразия: менее 5 м/га - очень слабая экотонизация, 5-10 м/га - слабая экотонизация, 10-20 м/га - средняя экотонизация, более 20 м/га - высокая экотонизация.
Таблица 3
Определение плотности экотона (биологических рубежей в агроландшафте)
Название экотона Длина, м
Опушки лесных полос на пашне 7 500
Опушки прибалочных и приовражных полос 16 500
Границы пашни с другими угодьями 55 500
Обочины дорог 8 500
Границы степной и травянистой растительности с другими угодьями 17 500
Границы кустарников с другими угодьями 2 500
Площадь под застройками 7 500
Итого 115 500
Для расчета индекса экотонизации необходимо измерить длину каждого экотона, затем сумму этих длин поделить на площадь исследуемого ландшафта. В результате расчета индекс видового разнообразия оказался равным 18,48 м/га, что свидетельствует о средней экотонизации.
Li = 115500 м, S =6250 г, У= 115500 : 6250 = 18,48 м/га.
Коэффициент экологической стабильности ландшафта (КЭСЛ1) показывает стабильность ландшафта, соотношение в агроландшафте сельскохозяйственных или иных угодий, которые обладают стабилизирующим или дестабилизирующим влиянием на агроландшафт [Тюкленкова, 2006; Чурсин, 2008].
КЭСЛ1 Рстаб/Рдестаб. (2)
К стабилизирующим угодьям относят площади, занимаемые стабильными элементами ландшафта (леса, защитные лесные насаждения, прибалочные, приовражные луга, заповедники, заказники, естественные водоемы и болота, кустарники, пастбища, сенокосы, пашня под многолетними культурами). К дестабилизирующим относят площади, занимаемые нестабильными элементами ландшафта (площади под застройками и домами, зарастающие и заиленные водоемы, места добычи полезных ископаемых, овраги, пашня под однолетними культурами). Оценка коэффициента экологической стабильности ландшафта производится по следующей шкале: 0,5-1,0 - ландшафт нестабильный, 1,01-3,0 - ландшафт условно стабильный, 3,01-4,5 - ландшафт с ярко выраженной стабильностью.
Проценко Е. П., Неведров Н. П., Балабина И. П., Фомина М. Ю., Болшакова О. А., Жилинкова Л. А. Эколого-геохимическая оценка территорий малых городов Курской области
Таблица 4
Определение стабильности ландшафта
Наименование элемента Площадь элемента, га
Опушки лесных полос 37,5
Опушки прибалочных, приовражных полос 93,7
Степная и травянистая растительность 981,5
Кустарники 46,9
Овраги 75
Дороги 33,1
Застройки 206,2
Пашня под однолетними культурами 4 776,1
Итого 6 250
Бстаб =93,7+981,5+46,9+37,5 = 1159,6 га;
Бдестаб. = 75+206,2+4776,1+33,1= 5090,4га.
КЭСЛ1 = 1159,6/5090,4 = 0,23.
Для расчёта коэффициента экологической стабильности площади элементов ландшафты были разбиты по двум категориям (стабилизирующий и дестабилизирующий). Коэффициент экологической стабильности ландшафта поселка менее 0,5, что свидетельствует о том, что ландшафт обладает ярко выраженной нестабильностью.
Таблица 5
Шкала оценки степени АПТ (антропогенной преобразованости территории)
Индекс АПТ Степень АПТ
100 Очень слабая
101-250 Слабая
251-400 Умеренная
401-550 Средняя
551-700 Высокая
701-900 Очень высокая
Более 900 Катастрофическая
Баллы [Система оценки устойчивости... 2013]
Таблица 6
Основные экосистемы хозяйства Ранг АПТ
Охраняемые территории, пашня 1
Лесные экосистемы, реки, болота 2
Залежные экосистемы 3
Сенокосы, балки 4
Пастбища 5
Сады, кустарники, огороды 6
Застройки до 5 этажей, дороги 8
Застройки выше 5 этажей 9
Свалки, оползни, пески, овраги, полезные ископаемые 10
Таблица 7
Вычисление АПТ
Наименование угодий Площадь, га Относительная площадь угодий,% Ранг АПТ, балл Индекс АПТ
Опушки лесных полос 37,5 0,6 2 1,2
Опушки прибалочных полос 93,7 1,4992 2 12,9984
Степная и травянистая растительность 981,5 15,704 4 62,816
Кустарники 46,9 0,7504 6 4,5024
Овраги 75 1,2 10 12
Дороги 33,1 0,5296 8 4,2368
Застройки до 5 этажей 206,2 3,2992 8 26,3936
Пашня под однолетними культурами 4 776,1 76,4176 7 534,9232
Итого 6 250 100 649,0704
По результатам расчетов антропогенная преобразованность территории (АПТ) высокая (табл. 5, 6, 7).
Для определения ширины благоприятной экологической зоны вокруг какого-либо угодья по отношению к менее устойчивому угодью существует специальная формула расчёта:
В = (In Р * 100)/In (10/к), (3)
где В - ширина зоны благоприятного экологического влияния, м; Р - площадь угодья, га;
к - коэффициент экологического влияния (для лесополос к=2.29) В =( In37,5:In (10 : 2,29))*100=(ln 37,5:Error! Bookmark not defined. 4,36)* 100=(3.624:1.472)* 100=246м
Ширина зоны благоприятного экологического влияния составляет для лесных полос 246 м.
Определеялся коэффициент мозаичности по формуле
М= В: S, (4)
где В - количество ограниченных контуров, ед., S - площадь территории, км . Оценка данного коэффициента по шкале:
до 0,5 - слабая мозаичность, 0,5-1,0 - средняя мозаичность, более 1,0 - высокая мозаичность.
В = 33, S = 62, 5 км2 , М= 33 /62,5 = 0,528.
Для подсчета коэффициента мозаичности мы посчитали количество ограниченных контуров на карте, разделили его на всю площадь ландшафта и выяснили, что для данного случая мозаичность средняя.
Выводы
1. Исследованные участки почв ключевых участков поселка Прямицино в целом обеднены по запасам гумуса, азота, подвижных соединений фосфора и калия. Обнаружена тенденция неравномерного распределения в почвах элементов питания, в зависимости от удаления от магистрали, что связано с процессами дорожного строительства.
Проценко Е. П., Неведров Н. П., Балабина И. П., Фомина М. Ю., Болшакова О. А., Жилинкова Л. А.
Эколого-геохимическая оценка территорий малых городов Курской области
2. Оценка устойчивости ландшафта поселка Прямицыно показала, что ландшафт обладает средним уровнем экотонизации (18,48 м/га); выраженной нестабильностью (коэффициент экологической стабильности <0,5); высокой антропогенной преобразованностью территории, средней мозаичностью, низким процентом защищенности пашни лесными насаждениями (<31%), что говорит о критической экологической ситуации в целом.
3. Загрязнение тяжелыми металлами от автотрассы и промышленных предприятий в настоящее время не представляет опасности для проживания населения, поскольку не наблюдалось превышения предельно допустимых концентраций по всем изученным металлам, однако оказывает негативное воздействие на окружающую среду, поскольку отмечено превышение фактического содержания над фоновым по содержанию свинца, кадмия, цинка, кобальта, что свидетельствует о постепенном накоплении загрязнений.
Библиографический список
Муха В.Д., Сулима А.Ф., Чаплыгин В.И. Почвы Курской области: учеб. пособие Курск: Изд-во Курск. гос. с.-х. акад., 2006. 119 с.
Система оценки устойчивости агроландшафтов для формирования экологически сбалансированных агроландшафтов. Курск: ВНИИЗиЗПЭ РАСХН, 2013. 50 с.
Тимофеева С.С. Промышленная экология. Практикум: учеб. пособие для студ. высш. учеб. завед. М.: ИНФРА-М : ФОРУМ, 2014. 128 с.
Тюкленкова Е.П., Пресняков В.В., Чурсин А.И. Аграрная реформа П. А. Столыпина и современные задачи землеустройства в России // Опыт Столыпинской Аграрной реформы и современные проблемы землеустройства в РФ: материалы Всерос. науч.-практ. конф, 29 ноября 2006 г. ГУЗ. М., 2006. С. 148-151.
Чурсин А.И. Ландшафтная организация территории и методы её реализации в целях охраны почв лесостепной зоны Среднего Поволжья: автореф. дис. ... канд. геогр. наук. Воронеж, 2008. 28 с.
