CHARACTERISTICS OF CHEMICAL COMPOSITION OF UPPER HORIZONS OF SOILS OF ROADSIDE PHYTOCENOSIS
Rubrics: ENGINEERING AND NATURAL SCIENCES
Authors:
1.
Tobolsk Complex Scientific Station of the Ural branch of RAS
2.
Tobolsk Complex Scientific Station of the Ural branch of RAS
3.
Tobolsk Complex Scientific Station of the Ural Branch of Russian Academy of Sciences
Type:
Article
Pages:
from 95
to 100
Status:
Published
Received:
10.04.2018
Accepted:
13.04.2018
Published:
13.04.2018
Subject area:
UDK 631.4 (571.12)
GRNTI 20.01 Общие вопросы информатики
GRNTI 26.03 Общественно-политическая мысль
GRNTI 43.01 Общие вопросы естественных и точных наук
GRNTI 44.01 Общие вопросы энергетики
GRNTI 45.01 Общие вопросы электротехники
GRNTI 50.01 Общие вопросы автоматики и вычислительной техники
GRNTI 62.01 Общие вопросы биотехнологии
GRNTI 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
GRNTI 70.01 Общие вопросы водного хозяйства
GRNTI 73.34 Водный транспорт
GRNTI 20.01 Общие вопросы информатики
GRNTI 26.03 Общественно-политическая мысль
GRNTI 43.01 Общие вопросы естественных и точных наук
GRNTI 44.01 Общие вопросы энергетики
GRNTI 45.01 Общие вопросы электротехники
GRNTI 50.01 Общие вопросы автоматики и вычислительной техники
GRNTI 62.01 Общие вопросы биотехнологии
GRNTI 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
GRNTI 70.01 Общие вопросы водного хозяйства
GRNTI 73.34 Водный транспорт
Language:
Russian
Keywords:
soil, roadside phytocenoses, salt composition, biogenic elements, nitrite nitrogen, nitrates, mobile phosphorus compounds, exchange ammonium
Abstract (English):
Geobotanical descriptions of roadside phytocenoses of south of the Tyumen region were made within the boundaries of five administrative districts: Uporovsky, Zavodoukovsky, Yalutorovskiy, Yarkovsky, Tobolsk. Soil cuts were taken at each site and their morphological and chemical characteristics were determined. The biogenic composition (nitrite nitrogen, nitrates, mobile phosphorus compounds, exchange ammonium), the degree and type of soil salinization have been determined. The investigated soils, in accordance with the taxonomy of A. G. Dyukarev, belong to sod podzolic and podzolic types, typical subtype, ordinary genus. As for degree of salinity, soils are non-saline. Type of salinity is chloride-sulfate, sulfate. The reaction of the aqueous extract medium is weakly acidic. Biogenic elements determined during the study are concentrated to a greater extent in the upper horizons of the soil and are characterized by a low degree of availability of available phosphates in all areas from 28 to 50 mg/kg (movable forms). The nitrate content in all areas is in the same range, from 0.2 to 0.8 mg/kg. Distribution of ammonium metabolic (4.5-23.6 mg/kg), nitrates vary from 0.2 to 0.8 mg/kg. The content of nitrite nitrogen in all soil samples is minimal: less than 0.037 mg/kg of soil. The investigated phytocenoses are characterized by poor and stable floral composition. Most of the total projective cover of studied phytocenoses account for synanthropic species. Synanthropization index of the flora of the studied phytocenoses lies within 43-64%.
Geobotanical descriptions of roadside phytocenoses of south of the Tyumen region were made within the boundaries of five administrative districts: Uporovsky, Zavodoukovsky, Yalutorovskiy, Yarkovsky, Tobolsk. Soil cuts were taken at each site and their morphological and chemical characteristics were determined. The biogenic composition (nitrite nitrogen, nitrates, mobile phosphorus compounds, exchange ammonium), the degree and type of soil salinization have been determined. The investigated soils, in accordance with the taxonomy of A. G. Dyukarev, belong to sod podzolic and podzolic types, typical subtype, ordinary genus. As for degree of salinity, soils are non-saline. Type of salinity is chloride-sulfate, sulfate. The reaction of the aqueous extract medium is weakly acidic. Biogenic elements determined during the study are concentrated to a greater extent in the upper horizons of the soil and are characterized by a low degree of availability of available phosphates in all areas from 28 to 50 mg/kg (movable forms). The nitrate content in all areas is in the same range, from 0.2 to 0.8 mg/kg. Distribution of ammonium metabolic (4.5-23.6 mg/kg), nitrates vary from 0.2 to 0.8 mg/kg. The content of nitrite nitrogen in all soil samples is minimal: less than 0.037 mg/kg of soil. The investigated phytocenoses are characterized by poor and stable floral composition. Most of the total projective cover of studied phytocenoses account for synanthropic species. Synanthropization index of the flora of the studied phytocenoses lies within 43-64%.
Keywords:
soil, roadside phytocenoses, salt composition, biogenic elements, nitrite nitrogen, nitrates, mobile phosphorus compounds, exchange ammonium
soil, roadside phytocenoses, salt composition, biogenic elements, nitrite nitrogen, nitrates, mobile phosphorus compounds, exchange ammonium
Введение Биогенные соли и элементы являются основными лимитирующими факторами и ресурсами среды для растительных объектов. Растения получают их из почвы. Солевой и биогенный состав почв играет основную роль в их минеральном питании. Каждый вид растений потребляет определенный набор катионов и анионов, необходимый для их жизнедеятельности. Естественная растительность придорожных фитоценозов формируется на определенных типах почв. Актуальной проблемой становится изучение закономерностей изменения естественных фитоценозов в синантропные с учетом их химического и минерального состава [1-3]. Целью исследования является определение химического состава почв и приуроченных к ним растительных ассоциаций придорожных фитоценозов. Материалы и методы исследования Трасса Р404 Трасса Р404 (Тюмень - Тобольск - Ханты-Мансийск) - автомобильная дорога федерального значения. Это единственная федеральная дорога, которая соединяет Тюменскую область с ХМАО. Вдоль трассы были выбраны участки сосновых и березовых лесов. На каждом участке определены морфологические и химические характеристики почвы, степень и тип засоления. Были рассмотрены 8 придорожных фитоценозов с различными геоботаническими характеристиками. Участок № 1. Сосново-березовый лес. Географические координаты: N 56.5103°, Е 66,4568°. Общее проективное покрытие живого напочвенного покрова 60 %. Средняя высота травостоя 60 см. Участок № 2. Березняк злаковый. Географические координаты: N 56,3552°, Е 66,3295°. Общее проективное покрытие живого напочвенного покрова 100 %. Средняя высота травостоя 70 см. Фитоценоз расположен вдоль автодороги между поселками Черное и Шашова Упоровского района. Участок № 3. Березняк. Географические координаты: N 56,5284°, Е 66,2655°. Общее проективное покрытие живого напочвенного покрова 70 %. Средняя высота травостоя 60 см. Фитоценоз расположен около автодороги в 1 км западнее Заводоуковска. Участок № 4. Сосновый лес. Географические координаты: N 56,6251°, Е 66,2655°. Общее проективное покрытие живого напочвенного покрова 100 %. Средняя высота травостоя 60 см. Участок расположен около автодороги юго-западнее города Ялуторовска. Участок № 5. Березняк. Географические координаты: N 57,0023°, Е 66,6578°. Общее проективное покрытие живого напочвенного покрова 90 %. Средняя высота травостоя 55 см. Фитоценоз расположен вдоль автодороги в 2,5 км юго-западнее поселка Новоатьялово. Участок № 6. Сосновый лес. Географические координаты: N 57,6023°, Е 67,0299°. Общее проективное покрытие живого напочвенного покрова 100 %. Средняя высота травостоя 60 см. Фитоценоз расположен вдоль дороги Ялуторовск - Ярково. Участок № 7. Березняк. Географические координаты: N 57,6023°, Е 67,2744°. Общее проективное покрытие живого напочвенного покрова 90 %. Средняя высота травостоя 70 см. Фитоценоз расположен вдоль автодороги Ярково - Тобольск. Участок № 8. Сосновый лес. Географические координаты: N 58,0019°, Е 68,1524°. Общее проективное покрытие живого напочвенного покрова 100 %. Средняя высота травостоя 65 см. Фитоценоз расположен вдоль автодороги в 1,300 км юго-западнее от поселка Карачино. Для определения степени антропогенной трансформации флоры и отдельных растительных сообществ оценивали индекс синантропизации - долю синантропных видов (как апофитов, так и антропофитов) по отношению к общему числу видов. Образцы проб почв на пробных площадках станций отобраны в двух повторностях. С каждой пробной площадки отобрано не менее одной объединенной пробы почвы. Объединенная проба получена путем смешения пяти точечных проб, отобранных методом конверта с глубины от 0 до 30 см почвы на одной пробной площадке. Точечные пробы отобраны. Отбор проб образцов почв и пробоподготовка для количественного химического анализа проведены в соответствии с [5-8]. Обработка полученных данных проводилась общепринятыми методами статистического анализа с использованием пакета прикладных программ Microsoft Office Excel 2010. Результаты исследования и их обсуждение В верхних горизонтах почв исследуемых фитоценозов было определено содержание следующих биогенных элементов: нитраты, подвижные соединения фосфора, аммоний обменный. Известно, что азот доступен растениям главным образом в виде аммония, нитратов и нитритов. Аммонийный и нитратный азот - основные формы азотистых соединений, которые усваивают растения. Содержание нитратов на всех участках находится в одном диапазоне и варьирует от 0,2 до 0,8 мг/кг. Изменение концентрации нитратов на площадках можно расположить следующим образом: 3 и 8 < 6 < 1,5 и 7 < 2 < 4. Несколько иным было распределение аммония обменного: 7 < 1 < 5 < 3 < 8 и 2 < 4 < 6. Его концентрация в образцах составила 4,5-23,6 мг/кг. Содержание азота нитритного во всех пробах почв минимальное, оно составило менее 0,037 мг/кг почвы. Содержание фосфора (подвижные формы) находится в одном диапазоне, от 28 до 50 мг/кг. Степень обеспеченности доступными фосфатами является низкой по классификации для вытяжек из почв, полученных по методу Кирсанова (рис.). Содержание биогенных элементов в исследуемых пробах почв Лабораторный анализ водной вытяжки почв позволяет определить в исследуемых образцах проб содержание следующих ионов: карбонат-ионов , бикарбонат-ионов , хлорид-ионов Cl-, сульфат-ионов , ионов кальция Ca2+, магния Mg2+ (табл. 1). Карбонат-ионы не выявлены. Таблица 1 Данные анализа водной вытяжки из исследуемых проб почвы, суммарный эффект (СЭ) токсичных ионов и степень засоления почвы Участок Концентрация, мг·экв/100 г почвы CI- Ca2+ Mg2+ СЭ, мг·экв Степень засоления почв* 1 0,10 0,05 0,19 0,13 0,00 0,13 Незасоленные 2 0,10 0,05 0,27 0,13 0,00 0,16 Незасоленные 3 0,09 0,05 0,27 0,13 0,00 0,16 Незасоленные 4 0,13 0,05 0,25 0,25 0,13 0,18 Незасоленные 5 0,10 0,05 0,27 0,25 0,13 0,14 Незасоленные 6 0,28 0,04 0,52 0,50 0,30 0,19 Незасоленные 7 0,13 0,05 0,27 0,13 0,00 0,16 Незасоленные 8 0,09 0,05 0,27 0,13 0,00 0,16 Незасоленные * По Н. И. Базилевич, Е. И. Панковой. Рассчитанный суммарный эффект (СЭ) влияния токсичных ионов (Cl-, , ) не превышает 0,3 мг · экв, таким образом, по степени засоления исследуемые почвы относятся к незасоленным (табл. 2). Таблица 2 Тип засоления исследуемых проб почв, отобранных на мониторинговых и фоновых участках Участок Тип засоления 1 0,26 3,80 - Хлоридно-сульфатный 2 0,19 5,40 - Сульфатный 3 0,19 5,40 - Сульфатный 4 0,20 5,00 - Хлоридно-сульфатный 5 0,16 6,20 - Сульфатный 6 0,07 14,86 - Сульфатный 7 0,19 5,40 - Сульфатный 8 0,19 5,40 - Сульфатный Тип засоления почв определяется из соотношения анионов: Cl-/ и /Cl-. Если Cl-/ больше 2, а /Cl- меньше 0,5, то почвы относят к хлоридному типу засоления. При отношении Cl-/ в пределах 1-2, а /Cl- менее 0,5 - почвы с сульфатно-хлоридным типом засоления. Если первое соотношение находится в диапазоне 0,2-1, а второе - в пределах 1-5, то это хлоридно-сульфатный тип. К сульфатному типу относят почвы, если Cl-/ менее 2 и /Cl- более 5. Тип засоления почв на участках: хлоридно-сульфатный (у образцов с 1 и 4 участков) и сульфатный (на участках 2, 3, 5-8) (табл. 2). Выявлены общие виды для всех площадок: Тысячелистник обыкновенный (Achilléa millefólium L.), Вейник тростниковый (Calamagrostis arundinacea (L.) Roth), Полевица тонкая (Agrostis tenuis Sibth.), Горошек мышиный (Vícia cracca L.), Клевер средний (Trifolium medium L.), Лабазник обыкновенный (Filipendula vulgaris Moench), Костяника каменистая (Rubus saxatilis L.), Клевер люпиновый (Trifolium lupinaster L.). Изучаемые фитоценозы отличаются скудностью флористического состава и представляют собой сукцессионную стадию, сформированную вследствие изменений естественной растительности под воздействием антропогенного пресса. Индекс синантропизации флоры изученных фитоценозов находится в интервале от 43 до 64 %. Это говорит о том, что синантропные виды занимают большую часть площадки, т. е. доминируют, образуя общий фон, в который вкраплены все прочие виды растительности. Выводы Почвы изучаемых фитоценозов относятся к незасоленным почвам, тип засоления хлоридно-сульфатный и сульфатный. Реакция среды водной вытяжки слабокислая. Биогенные элементы, определенные в ходе исследования, концентрируются в большей степени в верхних горизонтах почвы и характеризуются низкой степенью обеспеченности доступными фосфатами на всех участках от 28 до 50 мг/кг (подвижные формы). Содержание нитратов на всех участках находится в одном диапазоне, от 0,2 до 0,8 мг/кг. Распределение аммония обменного (4,5-23,6 мг/кг), нитраты варьируют от 0,2 до 0,8 мг/кг. Содержание азота нитритного во всех пробах почв минимальное, оно составило менее 0,037 мг/кг почвы. Данные характеристики почв свойственны произрастающим на них березовым и сосновым лесам юга Тюменской области. Большая часть общего проективного покрытия приходится на синантропные виды. Индекс синантропизации флоры изученных фитоценозов находится в интервале от 43 до 64 %.
1. Popova E. I., Sulkarnaeva R. M. Akkumulyaciya tyazhelyh metallov v pochve i rastitel'nosti territorii Tobol'skoy promyshlennoy ploschadki // Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2014. № 6. URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=16730 (data obrascheniya: 23.03.2018).
2. Popova E. I., Tokareva A. Yu. Izmenenie nekotoryh lesnyh fitocenozov pod vliyaniem antropogennoy nagruzki // Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2014. № 6. URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=16689 (data obrascheniya: 23.03.2018).
3. Motuzova G. V., Bezuglova A. V. Ekologicheskiy monitoring pochv. M.: MGU, 2007. 237 s.
4. Okolelova A. A., Kozhevnikova V. P. Osobennosti ocenki urovnya himicheskogo zagryazneniya pochv pollyutantami // Sovremennoe sostoyanie chernozemov: materialy Mezhdunar. nauch. konf. (Rostov-na-Donu, 24-26 sentyabrya 2013 g.). Rostov-na-Donu: Izd-vo YuFU, 2013. S. 141-144.
5. GOST 17.4.3.01-83. Ohrana prirody. Pochvy. Obschie trebovaniya k otboru prob: sb. GOSTov. M.: Standartinform, 2008. 4 s.
6. GOST 17.4.4.02-84. Pochvy. Metody otbora i podgotovki prob dlya himicheskogo, bakteriologicheskogo, gel'mintologicheskogo analiza: sb. GOSTov. M.: Standartinform, 2008. 8 s.
7. GOST 26483-85. Pochvy. Prigotovlenie solevoy vytyazhki i opredelenie ee rN po metodu CINAO: sb. GOSTov. M.: Standartinform, 2008. 6 s.
