WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |

Биологическая активность почв урболандшафтов г. ростова-на-дону и г. азова

-- [ Страница 1 ] --

на правах рукописи

Илюшкина Любовь Николаевна

БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ПОЧВ УРБОЛАНДШАФТОВ

Г. РОСТОВА-НА-ДОНУ И Г. АЗОВА

03.00.27 – почвоведение

03.00.16 – экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Ростов-на-Дону

2008

Работа выполнена на кафедре биохимии и микробиологии Южного федерального университета

Научныe руководители: доктор биологических наук,

профессор Внуков В.В.

кандидат биологических наук,

доцент Полякова А.В.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук,

профессор Хоружая Т.А.

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Колесников С.И.

Ведущая организация: Южный научный центр РАН

Защита диссертации состоится « 6 » мая 2008 г в 1200 часов на заседании диссертационного совета Д 212.208.16 по биологическим наукам в Южном федеральном университете (344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Б. Садовая, 105, ЮФУ, ауд. 205).

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

Автореферат разослан « » ______________ 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Кравцова Н.Е.

Общая характеристика работы

Актуальность исследований. В настоящее время исследованию состояния объектов окружающей среды урбанизированных территорий и оценке их экологического состояния уделяется большое внимание (Макаров, 2002; Герасимова и др., 2003; Приваленко, Безуглова, 2003; Хакимов, 2003; Строганова, 2005). Важное место в таких исследованиях занимает изучение почв и почвенного покрова. Городские почвы, выполняя важные экологические функции и являясь универсальным очистителем природной среды, подвергаются значительно более интенсивным нагрузкам, чем естественные или используемые в сельском хозяйстве. При этом почвенные биосистемы города подвергаются существенным преобразованиям, и это выражается, прежде всего, в изменении биологической активности почв в пределах почвенного профиля.

В настоящее время влияние урбанизации на показатели биологической активности почвы является малоизученной проблемой. В последнее время появилось несколько работ, посвященных биологической активности городских почв (Горбов, 2002; Талалайко, 2005; Люлин, 2007). Но следует отметить, что в них в основном исследована или только биохимическая, или только микробиологическая составляющая биологической активности. Избирательно показатели биологической активности почвы изучаются ФГУЗ Роспотребнадзора в соответствии с МУ 2.1.7. 730 – 99 только при необходимости углубленной оценки ее санитарного состояния и способности к самоочищению. В то же время изменения комплекса показателей ферментативной и микробиологической активности могут служить ранними диагностическими признаками, позволяющими заметить негативные изменения уже на начальных стадиях. Функциональные группы микроорганизмов поддерживают равновесие уровня содержания органического вещества, азота и других элементов. Активность почвенных ферментов затрагивает превращения углерода, азота и окислительно-восстановительных процессов и, следовательно, отражает функциональное состояние почвенного населения. Изучение данных показателей в совокупности позволит более точно понять направленность изменений биологической активности, происходящих в городских почвах. Следует ожидать, что выявленные закономерности могут быть использованы в целях биодиагностики.

Кроме того, изучение биологической активности почв в городах имеет важное значение, так как на городских территориях жители выращивают овощи и фрукты, которые затем употребляют в пищу. В этом случае важно учитывать насколько изменились характеристики почв при антропогенном воздействии, может ли она выполнять полноценно свои функции и, как следствие, безвредны ли данные продукты для здоровья человека.

Таким образом, в настоящее время назрела необходимость комплексного изучения антропогенно трансформированных почв в целях оценки сложившейся ситуации и выработки стратегических, научно обоснованных подходов к использованию почв человеком.

Цели и задачи исследований. Целью исследования явилось изучение биологической активности почв урболандшафтов мегаполиса Ростова-на-Дону и провинциального города Азова.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

- изучить микробиологическую активность почв урболандшафтов г. Ростова-на-Дону и г. Азова по численности основных физиологических групп: бактерий, актиномицетов и грибов, по содержанию представителей р. Azotobacter и по интегральному показателю дыхания почвы;

- изучить ферментативную активность исследуемых почв по активности каталазы, полифенолоксидазы, инвертазы и уреазы;

- сравнить исследуемые показатели биологической активности почв разных урболандшафтов г. Ростова-на-Дону и г. Азова;

- исследовать сезонные изменения биологической активности почв в городах и сравнить их;

- изучить и сравнить корреляционные связи между микробиологическими и биохимическими показателями биологической активности почв г. Ростова-на-Дону и г. Азова.

Основные положения, выносимые на защиту:

  1. Почвы различных урболандшафтов города значительно отличаются между собой по показателям биологической активности, особенно по численности актиномицетов и активности каталазы. Эти различия наиболее выражены в верхнем слое почвы (0-20 см).
  2. В урболандшафтах, подверженных сильному антропогенному воздействию, почвы характеризуются достаточно низкой ферментативной активностью и высокой численностью микроорганизмов.
  3. Для городских почв характерно наличие сильных корреляционных зависимостей между микробиологическими и ферментативными показателями. Их число резко уменьшается с увеличением территории города и масштабов антропогенного воздействия.

Научная новизна результатов исследований. Впервые при изучении биологической активности почв г. Ростова-на-Дону и Азова по совокупности показателей ферментативной и микробиологической активности выявлены закономерности их изменений в почвах разных урболандшафтов городов и на разных глубинах. Сравнение исследуемых показателей почв двух городов позволило установить различия между ними и определить их изменения в зависимости от масштабов антропогенного воздействия. Выявлены сезонные изменения показателей микробиологической и ферментативной активности. Установлены корреляционные зависимости между исследуемыми показателями.



Практическая значимость исследований. Результаты исследования позволяют судить об изменении биологической активности почв при урбанизации территорий, что может служить теоретической основой для разработки мер охраны городских почв.

Результаты работы могут быть использованы для биодиагностики при оценке экологического состояния почв природоохранными, производственными и научными организациями при организации землепользования, а так же планировании градостроения.

Полученные результаты используются в учебном процессе при проведении общих («Микробиология», «Биология почв») и специальных курсов («Микроорганизмы в охране окружающей среды») в Южном федеральном университете.

Апробация результатов исследований. Основные положения диссертации докладывались и опубликованы в трудах научных конференций: IV Международная научная конференция «Биотехнология – охране окружающей среды», Москва, 2006 г.; Международная научная конференция «Экология и биология почв: проблемы диагностики и индикации», Ростов-на-Дону, 2006 г.; Международная научная конференция «Современные проблемы адаптации и биоразнообразия», Махачкала, 2006 г.; XIV Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2007», Москва, 2007 г.; X Международный конгресс молодых ученых, студентов и аспирантов «Перспектива-2007», Нальчик, 2007 г.; XXVII Российская школа по проблемам науки и технологий, Миасс, 2007; студенческая научно-практическая конференция ЮФУ «Неделя науки», 2007 г.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 145 страницах машинописного текста, состоит из введения, 6 глав (обзор литературы, объекты исследования, методы исследования, результаты исследования и их обсуждение), выводов и 3 приложений. Работа содержит 19 таблиц и 9 рисунков. Список литературы включает 204 источника, из них 43 – работы зарубежных авторов.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 работ, общим объемом 0,7 печатного листа, в том числе одна статья в издании, определенном Высшей Аттестационной Комиссией. Личный вклад автора составил 75 %.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

  1. Городские почвы

Дан обзор литературы, раскрывающий масштабы воздействия современного процесса урбанизации на условия формирования и эволюцию почв урболандшафтов. Изложены проблемы антропогенной трансформации почв, описываются различные воздействия человека на почвенный покров. Изложены некоторые подходы к классификации городских почв. Приведено описание специфических свойств, характерных для урбаноземов.

  1. Биологическая активность почв

По данным литературы описаны основные показатели биологической активности почв. Рассмотрено влияние различных факторов на показатели микробиологической и ферментативной активностей урбаноземов.

  1. Объекты исследования

Исследования проводились на территории двух городов Ростовской области: г. Ростова-на-Дону и г. Азова.

Ростов-на-Дону является крупным мегаполисом с населением свыше 1 млн. 60 тыс. человек. Это один из крупнейших городов Европейской части России площадью 348,5 км2. Ростов-на-Дону занимает высокий правый берег коренной террасы реки, охватывая водоразделы головной водной артерии и прилегающих балок. Главными видами воздействия на окружающую среду являются: промышленность (ОАО «Ростсельмаш», ОАО «Роствертол», ОАО «Балтика-Дон», Донской табак и т. д.), энергетика и транспорт.

Азов является небольшим городом с населением около 83 тыс. человек. При этом город интересен тем, что он является одним из самых старых не только на юге России, но и в стране. Несмотря на небольшие размеры территории – 67,5 км2, это достаточно крупный промышленный центр. Ряд предприятий, расположенных на территории г. Азова, имеют общероссийское значение (заводы АОМЗ, з-д КПО, з-д КПА, судоверфь). Город расположен в рукаве «Старый Дон» на левом берегу, в 42 км от Ростова-на-Дону.

Объектами исследования являлись почвы урболандшафтов указанных городов.





Отбор образцов почвы в г. Ростове-на-Дону проводили в жилой (частный сектор, п. Чкаловский), рекреационной (парк им. Островского) и промышленной зонах (западная промзона), а также в экологически опасной зоне (перекресток пр. Буденовского и ул. Красноармейской).

Для сравнения в г. Азове образцы были отобраны в аналогичных зонах: в жилой (частный сектор), рекреационной (парк «Жемчужина Азова») и промышленной (Кагальницкое шоссе), кроме зоны экологической опасности, поскольку она не определена для г. Азова.

Отбор образцов производился с глубин 0-20 см и 20-40 см на опытных площадках площадью 25 м2, которые имели характерные черты, свойственные исследуемой зоне. Все площадки были расположены на газонной территории с хорошо развитым травянистым покровом в 7-8 метрах от проезжей части. При отборе проб отмечали примерно одинаковые погодно-климатические условия. Отбор проб производился в соответствии с ГОСТом 28168-89 и ГОСТом 17.4.4.02-84. Исследованию подвергались объединенные (интегральные) пробы.

Для исследуемых урболандшафтов были характерны следующие подтипы почв:

для жилых зон – урбаноземы частично экранированные с черноземами и урбаночерноземами;

для рекреационных – черноземы обыкновенные карбонатные, частично экранированные;

для промышленных - индустриземы с участием экранированных урбаноземов и реплантоземов;

для экологически опасной зоны г. Ростова-на-Дону – урбаноземы сильноэкранированные с реплантоземами.

В городской черте среднемощные виды немногим доминируют над мощными, что может служить подтверждением тенденции уменьшения протяженности профиля городских почв по сравнению с фоновыми, так как в Приазовье для этого подтипа черноземов характерно преобладание мощных видов.

По гранулометрическому составу естественные почвы исследуемых городов, равно, как и погребенные, отнесены к разновидности тяжелых, и в редких случаях средних суглинков, с преобладанием фракций крупной пыли и ила. Гранулометрический состав насыпных слоев очень разнообразен, но, как правило, характеризуется преобладанием песчаных фракций (Горбов, 1997, 1998).

Показатель рН в исследуемых почвах колебался от 7,1 до 8,1. Статистически достоверно по показателю кислотности различались только образцы индустриземов и черноземов обыкновенных карбонатных, отобранные в разных городах на глубине 20-40 см.

Разница в содержании гумуса между образцами из исследуемых городов была незначительной. Только в верхнем слое урбаноземов частично экранированных данный показатель в городе Азове был выше аналогичного ростовского показателя. Изменение содержания гумуса с глубиной отмечалось только в урбаноземах частично экранированных города Ростова-на-Дону, где на глубине 20-40 см фиксировалось его увеличение.

  1. Методы исследования

Биологическая активность городских почв оценивалась по микробиологическим и биохимическим показателям.

Учитывая большую роль микроорганизмов в процессах, происходящих в почве, исследовалась численность основных физиологических групп микроорганизмов – бактерий, актиномицетов и грибов. Также определялось относительное содержание свободноживущих аэробных азотфиксаторов, которые способны фиксировать азот из воздуха, и таким образом принимают участие в цикле азота. Одним из определяемых показателей было дыхание почвы, которое представляет собой важный процесс в глобальном цикле углерода на нашей планете.

Ферментативная активность исследуемых почв определялась по активности ферментов, принадлежащих к двум классам: оксидоредуктаз и гидролаз. Оксидоредуктазы были представлены каталазой, которая активно продуцируется микроорганизмами, и полифенолоксидазой, участвующей в превращении соединений ароматического ряда в компоненты гумуса. Гидролазы были представлены инвертазой, участвующей в разложении органических веществ, и уреазой, участвующей в процессе превращения азотистых соединений.

Для выделения и учета различных групп микроорганизмов использовали метод посева на агаризованные питательные среды. Численность исследуемых групп выражали в КОЕ / г почвы (Практикум по микробиологии, 2005).

Относительное содержание свободноживущих аэробных азотфиксаторов определяли методом комочков обрастания и выражали в процентах (Практикум по микробиологии, 2004).

Интенсивность дыхания определяли по методу Макарова в модификации Галстяна и выражали в мл СО2 на 100 г почвы / сутки (Макаров, 1957).

Активность каталазы определяли газометрическим методом и выражали в мл О2 / мин на г почвы (Методы почвенной микробиологии и биохимии, 1991).

Активность полифенолоксидазы определяли по образованию пурпурогаллина из пирогаллола и выражали в мг пурпургаллина на 100 г почвы за 30 мин (Галстян, 1974).

Активность инвертазы и уреазы определяли фотоколориметрическим методом и выражали соответственно в мг глюкозы / г почвы за 24 часа и в мг NH3 на 10 г почвы в сутки (Методы почвенной микробиологии и биохимии, 1991; Казеев и др., 2003).

Всего было отобрано 56 проб и проведено 448 определений.

Статистическую обработку результатов проводили с использованием t-критерия Стьюдента и параметрического коэффициента корреляции (Лакин, 1980).



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 


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.