WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Влияние переувлажнения и засоления на биологические свойства почв юга россии

-- [ Страница 1 ] --





На правах рукописи





Стрелкова Вера Игоревна



Влияние переувлажнения и засоления на биологические свойства почв Юга России



03.00.16 экология,

03.00.27 почвоведение




А В Т О Р Е Ф Е Р А Т


диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук









Ростов-на-Дону- 2006

Работа выполнена на кафедре экологии и природопользования

Ростовского государственного университета

Научный руководитель: доктор географических наук, доцент

Казеев Камиль Шагидуллович

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

Зубкова Татьяна Александровна

доктор географических наук, профессор

Елисеева Наталия Волеславовна

Ведущая организация: Новочеркасская государственная мелиоративная академия, г. Новочеркасск

Защита состоится 6 декабря 2006 г. в 1300 на заседании диссертационного совета К 212.208.07 по биологическим наукам при Ростовском государственном университете по адресу: 344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Б. Садовая, 105, РГУ, зал заседаний (e-mail: ecology@bio.rsu.ru; факс: (863)263-87-23).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ростовского государственного университета по адресу: 344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 148.

Автореферат разослан «1» ноября 2006 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

к.б.н., доцент О.Ф. Пелипенко

Общая характеристика работы

Актуальность темы. В последние десятилетия отмечается существенное увеличение площади переувлажненных почв, как в Ростовской области, так и в целом на Юге России (Агроэкологический мониторинг …, 1997; Зайдельман и др., 1998; Марченко, 1999; Безуглова, Назаренко, 1998; Штомпель и др., 1999; Хитров, Назаренко, 2000; Хитров и др., 2000; Назаренко, 2002; Омельченко, 2003; Казеев и др., 2004; Тищенко, 2004). Все чаще появляются переувлажненные внепойменные ландшафты, называемые «мочарами» или «мочаками». Довольно часто происходят наводнения и длительное подтопление обширных территорий на Юге России. В связи с этим интересна степень устойчивости разных почв к этому виду воздействия.

Сложность исследования почвенного покрова подобных образований связана с пульсирующим характером затопления и переувлажнения. В отдельные годы верховодка может стоять несколько месяцев, в то время как в засушливые годы не появляется вовсе. При этом даже длительное затопление часто не оставляет видимых изменений в морфологии и химизме зональных почв степей – автоморфных черноземов. Все это приводит к значительной путанице при исследовании почв подобных амфибиальных ландшафтов. При картировании площади переувлажненных и затопленных почв могут изменяться в несколько раз в зависимости от года и, особенно, сезонов исследований. При крупномасштабных исследованиях подобных ландшафтов некоторые исследователи выделяют на нескольких гектарах в зависимости от степени переувлажнения, засоления, почвообразующих пород и т.д. несколько десятков почв, относящихся к разным таксономическим единицам.

Почвенная биота, благодаря высоким динамическим свойствам, первой реагирует на любые воздействия. Это относится и ко вторичному гидроморфизму почв Юга России. Влага, как мощнейший экологический фактор, оказывает многостороннее воздействие на почвенную биоту. При этом, в зависимости от степени и срока воздействия, происходит замена одних организмов другими, происходит перестройка всего биоценоза. Микрофлора и биохимические свойства почв, подверженных переувлажнению, могут значительно реагировать даже при незначительных изменениях режима увлажнения и, что существенно, гораздо быстрее, чем растительность, физические и химические свойства почв.

Цель работы – исследовать изменение биологических параметров при воздействии затопления водой и растворами солей разных почв Юга России, что позволит применять методы биоиндикации для диагностики этих процессов.

Задачи исследования: 1) исследование биологических параметров переувлажненных почв Юга России; 2) выявление изменения биологических свойств почв при затоплении и засолении; 3) определение устойчивости биологических свойств почв Юга России к затоплению; 4) выявление биоиндикаторов для диагностики процессов гидроморфизма.



Объекты и методы исследований. Объектами исследований были разные по генезису и свойствам почвы Юга России. Особое внимание уделяли почвам локально-гидроморфных ландшафтов (мочаров), все более широко распространяющихся на Юге России в последние десятилетия. Кроме того, в работе были исследованы зональные широко распространенные черноземы обыкновенные (Ростовская обл.) и выщелоченные (Краснодарский край), каштановые (Ростовская обл.), бурые лесные (Адыгея), а также интразональные почвы — рендзины (Абрау-Дюрсо, Краснодарский край) и серопески (Каменский р-н Ростовской обл.). В работе использовали общепринятые в биологии и почвоведении методы (Галстян, 1974, 1978; Хазиев, 1990; Методы почвенной микробиологии и биохимии, 1991; Казеев и др., 2003). В период с 2002 по 2006 гг. были проведены полевые исследования в Ростовской обл., Краснодарском крае и Адыгее, а также серия модельных экспериментов (10 опытов с более чем 50-ю вариантами).

В процессе исследований был применен комплексный подход к изучению различных аспектов биологии почв. Анализировали комплекс природных объектов и процессов, определяющий биоэкологические свойства почвы и их устойчивость к затоплению. Исследование находится на стыке многих наук — экологии, почвоведения, агрохимии, микробиологии, биохимии, географии, природопользования и охраны окружающей среды. В работе использованы методы полевых и лабораторных исследований, метод моделирования, сравнительно-географический и другие методы.

В работе был использован широкий набор показателей биологического состояния почв: микробиологических (аммонифицирующие и азотфиксирующие бактерии, микроскопические грибы и др.), биохимических (активность почвенных ферментов, продуцирование почвой углекислого газа, целлюлозолитическая активность, гумусное состояние) и др. Кроме того, исследовали рН, соленость растворов и почв и др. Всего было исследовано более 20 показателей. По значениям разных биологических показателей рассчитывали интегральный показатель биологических свойств (ИПБС) почв (Казеев, 1996, 2004; Вальков и др., 1999; Колесников, 2000; Казеев и др., 2003).

Научная новизна работы. Впервые получены данные устойчивости почв Юга России к переувлажнению водой и растворами солей. Отмечен ряд закономерностей реакции почвенной биоты и биологической активности на затопление и засоление черноземов и других почв. Установлены биоиндикаторы процессов гидроморфизма.

Основные защищаемые положения.

  • Переувлажнение почв Юга России пресной и минерализованной водой приводит к изменению их биологических свойств. Эффект зависит от условий увлажнения, длительности опыта, химической природы и концентрации растворенных в воде веществ.
  • При изменении режима увлажнения с избыточного на оптимальное отмечена тенденция восстановления биологических показателей. Время восстановления определяется продолжительностью предшествующего переувлажнения. Устойчивость почв к затоплению (переувлажнению) зависит от их генезиса и свойств.
  • В качестве биоиндикаторов процессов переувлажнения, целесообразно использовать обилие микромицетов и активность оксидоредуктаз.

Практическая значимость работы. Материалы исследований могут быть использованы научными и природоохранными организациями при оценке воздействия на окружающую среду (ОВОС), биоиндикации и биодиагностике вторичного гидроморфизма, биомониторинге состояния почв, естественных и антропогенно-нарушенных экосистем и других научных и природоохранных мероприятий, а также при преподавании дисциплин по экологии, почвоведению, природопользованию, биомониторингу. Настоящие исследования поддержаны Федерально-целевой программой «Интеграция» К0752 (1997-2003), грантом РФФИ 06-05-64722а, грантом Президента РФ МД-1091.2006.4.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на Всероссийском съезде Докучаевского общества почвоведов (Новосибирск, 2004), конференциях «Ломоносов» (Москва, 2003-2006), «Современные проблемы загрязнения почв» (Москва, 2004), аспирантов и молодых ученых РГУ (Ростов н/Д, 2004; 2005), «Экологические проблемы в сельскохозяйственном производстве» (Персиановский, 2003-2005), «Экология и биология почв» (Ростов-на-Дону, 2004-2006), «Экологические проблемы. Взгляд в будущее» (Ростов-на-Дону-Абрау-Дюрсо, 2004-2006), «Черноземы центральной России: генезис, география, эволюция» (Воронеж, 2004, 2006). «Устойчивость наземных и водных экосистем, Ростов-на-Дону, 2006) и др.

Личный вклад автора. Основу диссертации составляют оригинальные материалы, полученные лично автором в результате экспедиционных, модельных и аналитических исследований (2002-2006 гг.). По теме диссертации опубликовано 26 научных работ (3,0 п.л.). Степень личного участия автора 60%.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 145 страницах машинописного текста, содержит 16 таблиц, 33 рисунка, 4 фотографий, список литературы состоит из 152 наименований.

Автор глубоко признателен специалистам за помощь в исследованиях: д.г.н. К.Ш. Казееву, д.б.н. В.Ф. Валькову, д.с.-х.н. С.И. Колесникову, к.б.н. Р.В. Кузнецову, к.б.н. Т.В. Денисовой и всем сотрудникам и аспирантам кафедры экологии и природопользования РГУ.

Содержание работы





1. Обзор литературы

В главе проведен анализ литературного и фондового материала, посвященного влиянию процессов гидроморфизма на свойства автоморфных почв Юга России. Рассмотрен ряд сопутствующих переувлажнению процессов: оглеение, засоление, уплотнение и др. Особое внимание уделено влиянию процессов гидроморфизма на биологические свойства и процессы в почвах.

2. Объекты и методы исследований

В данной главе подробно рассмотрены почвы Юга России, исследуемые в данной работе: разные подтипы черноземов, каштановые, серопески, бурые лесные и дерново-карбонатные почвы. Приведены схемы модельных экспериментов, методология и методы исследований. Исследовано действие воды, растворов NaCl, CaCl2, Na2SO4, Na2CO3, HCl и др. Диапазон концентраций растворов от 0 до-30 г/л. Исследовали режимы оптимального увлажнения, полного затопления, подтопления снизу по капиллярам, пульсирующее затопление (затопление-подсушивание). Длительность опытов от 14 до 370 суток.

3. Результаты исследований

3.1. Реакция биологических свойств почв на вторичный гидроморфизм

При исследовании локально-гидроморфных почв Юга России было установлено значительное влияние процессов переувлажнения на биологические показатели почв (Казеев и др., 2004). Дальнейшие исследования были посвящены установлению закономерностей изменений биоты, возможности применения биоиндикаторов в диагностике процессов гидроморфизма и оценке устойчивости разных почв Юга России к затоплению и сопутствующему засолению.

При анализе естественно-влажных образцов почв Краснодарского края и Адыгеи при наводнении 2002 г. выявлено снижение обилия микрофлоры. Этот факт позволил предположить возможность применения показателя обилия почвенных микроорганизмов в диагностике переувлажнения почв. Их обилие в длительно затопленном (более, чем на 2 месяца) черноземе было значительно – на порядок меньше, чем в аналогичных черноземах незатопленных окрестностей (рис. 1).

 Влияние двухмесячного затопления на обилие микрофлоры почв, август-0

Рис. 1. Влияние двухмесячного затопления на обилие микрофлоры почв, август 2002г., влажные образцы

Однако при высушивании почвенных образцов произошло восстановление численности грибов. Другие показатели микрофлоры затопленной почвы практически не были отличными от других почв Предкавказья (табл. 1). Причем, это касается и качественного состава микромицетов и спорообразующих бактерий, которое практически идентично другим черноземам Предкавказья.

В Краснодарском крае весной в почвах микрозападин под лужами, временно образующихся при таянии снега и выпадении осадков (фото 1), отмечено повышение значений биологических показателей (табл. 2). В то же время в почве гидроцентра мочара П-1 длительно переувлажненного ландшафта, подробно рассмотренной Н.П. Омельченко (2003), биологические показатели были ниже, чем в контрольной почве (фото 2, табл. 2).

Таблица 1

Обилие микрофлоры почв Предкавказья, август 2002 г., сухие образцы

Глубина, см Гумус, % Всего бактерий (прямое микроскопирование), млрд./г Бактерии на СПА млн/г Грибы, тыс/г Актиномицеты, тыс/г Спорообразующие бактерии, млн/г
Чернозем слитой, Белореченск, пашня
0-30 2,74 3,26 0,83 66 60 0,75
Затопленный чернозем, Хотукай
0-15 2,91 4,83 0,89 52 133 0,79
Чернозем выщелоченный, Усть-Лабинск, пашня
0-30 3,15 4,16 0,87 58 136 0,77


Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.