Введение к работе
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:
-
В условиях загрязнения почвы свинцом наиболее высокими темпами роста, кущения и образования дернины обладают газоны, созданные из нескольких видов трав с доминированием овсяницы красной.
-
К третьему году жизни газонные травы теряют декоративную привлекательность в разной степени в зависимости от интенсивности движения автотранспорта.
-
По степени сохранения экологических свойств газонные травы образуют ряд: овсяница красная > райграс пастбищный > овсяница овечья > мятлик луговой.
-
Газонные травы по устойчивости к загрязнению почвы свинцом образуют следующий ряд в порядке снижения: овсяница красная> овсяница овечья > райграс пастбищный > мятлик луговой.
-
При содержании свинца более 4 мг/кг в тканях корневой системы газонных трав происходит угнетение роста корней.
-
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.
