Состояние почв и насаждений урбанизированных территорий и перспективы зелёного строительства (на примере г. Ижевска)

Состояние почв и насаждений урбанизированных территорий и перспективы зелёного строительства

И.Л. Бухарина, д.б.н., профессор,

А.Н. Журавлева, к.б.н., Удмуртский ГУ;

А.А. Двоеглазова, к.б.н., Ижевская ГСХА

В урбаносреде наблюдается комплексное воздействие негативных факторов природного и антропогенного характера на рост, развитие и репродуктивную способность растений. Городские почвы, выполняя буферную роль, аккумулируют комплекс загрязняющих веществ, поэтому оценка состояния почв, степени их токсичности для растений является актуальной задачей, без решения которой не представляется возможным создание экологически эффективных насаждений города.

Цель и методика исследований. Цель исследования — оценить состояние растительного покрова и почв (по агрохимическим свойствам и

степени токсичности для растений) в различных категориях насаждений (на примере г. Ижевска).

Исследования проводили в крупном промышленном центре — г. Ижевске с населением свыше 630 тыс. человек, развитой промышленностью, транспортной сетью и социальной инфраструктурой. По официальным данным, уровень загрязнения в городе оценивается как повышенный [1].

Объект исследований — древесные и травянистые растения, произрастающие в составе различных экологических категорий насаждений города: примагистральные посадки (крупнейшие магистральные улицы Новоажимова и Кирова); санитарно-защитные зоны промышленных предприятий — ОАО «Автозавод», ОАО «Завод пластмасс», являющихся одними из основных загрязнителей города. В качестве зон услов-

ного контроля (ЗУК) выбраны ветрозащитная лесополоса в 90 км от г. Ижевска и территория городского бульвара им. Н.В. Гоголя [2]. В каждом районе исследований были заложены пробные площади (ПП), в пределах которых проведены таксационные описания древесных растений с фиксированием пороков и дана оценка их состояния по трёхуровневой шкале [3, 4]. В пределах ПП провели отбор почвенных проб (смешанная проба, составленная из индивидуально взятых проб по способу конверта) [5, 6] для определения агрохимических показателей. Для оценки фитотоксичности почв закладывался вегетационный опыт, в котором использовали навески почв (300 г) из почвенных образцов, отобранных в районах исследования, и оценивали лабораторную всхожесть семян [7] и морфометрические параметры проростков тест-культур. Для описания травостоя в пределах ПП были заложены регулярным способом учётные площади размером 1 м2.

Математическую обработку материалов провели с применением статистического пакета Statistica 5.5. Использованы методы описательной статистики. В процессе сравнения и анализа полученных результатов использовали достоверные различия между признаками (при уровне значимости P < 0,05).

Результаты исследований. В исследуемых категориях насаждений произрастает 32 вида древесных растений, из которых 14 — интроду-центы. Видовой состав в основном представлен берёзой повислой (Betula pendula Roth.), липой мелколистной (Tilia cordata Mill.), рябиной обыкновенной (Sorbus aucuparia L.), клёном ясенелистным (Acer negundo L.), тополем бальзамическим (Populus balsamifera L.). Наибольшее видовое разнообразие древесной растительности отмечено в примагистральных посадках (25 видов) и на территории бульвара им. Н.В. Гоголя (16 видов). В насаждениях в ряду ЗУК — СЗЗ промпредприятий — примагистральные посадки удовлетворительное и неудовлетворительное состояние имеют соответственно 78, 82, 80%

особей деревьев и кустарников. Наибольший процент особей неудовлетворительного состояния отмечен в насаждениях промзоны автозавода (15%) и в магистральных посадках на ул. Но-воажимова (8%). Основные патологии (пороки) древесных растений в примагистральных посадках и в насаждениях санитарно-защитных зон промышленных предприятий — механические повреждения, краевой некроз листьев, морозные трещины, закрытые и открытые прорости, сухобокость и суховершинность.

Описание формирующегося естественным образом травостоя в исследуемых категориях насаждений выявило 45 видов травянистых растений. Площадь проективного покрытия травянистого покрова в ряду ЗУК — санзоны промпредприятий — примагистральные посадки составила соответственно 85, 75—80, 70—73%. Площадь проективного покрытия травянистого покрова ни в одной из категорий изучаемых насаждений не достигает максимальных значений. В травостое преобладают ежа сборная (Dactylis glomerata L.) и кострец безостый (Bromopsis inermis [Leyss.] Holub.).

Исследование состояния почв в насаждениях показало, что почвы насаждений санитарнозащитных зон промышленных предприятий ОАО «Автозавод» (1,24 г/см3) и ОАО «Завод пластмасс» (1,26 г/см3) являются слабоуплотнёнными. Почвы примагистральных посадок (ул. Кирова и ул. Новоажимова), а также городского бульвара им. Н.В. Гоголя имеют нормальную плотность сложения (от 1,12 до 1,19 г/см3). При этом отмечен низкий уровень полевой влажности почв во всех категориях насаждений (13—25%). По основным агрохимическим показателям почвы исследуемых районов значительно отличаются от естественных дерново-подзолистых почв. Основные агрохимические показатели, содержание валовых форм тяжёлых металлов в почвах представлены в таблицах 1 и 2.

Для экологической характеристики почв помимо физических и агрохимических показателей большое значение имеет степень их токсичности

1. Агрохимические показатели почв районов исследования

Показатель Районы исследования

ЗУК1 СЗЗ2 пром. предприятий примагистральные посадки

ветрозащитная лесополоса бульвар им. Н.В. Гоголя автозавод завод пластмасс ул. Кирова ул. Новоажимова

pHKCl рНН2О NH4+, мг/кг NO3-, мг/кг Р2О5, мг/кг К2О, мг/кг S, моль/100 г почвы 4,56±0,10 6,25±0,09 293,5±3,1 1,18±0,06 33,46±0,36 109,0±5,7 24,0±0,2 7,32±0,01 8,02±0,05 138,3±9,0 17,99±2,37 286,07±16,03 241,8±4,8 38,5±1,5 6,74±0,15* 7,64±0,14 131,8±10,5 0,00 63,03±1,52 148,9±7,5 13,3±0,7* 7,31±0,02 8,15±0,02 64,2±4,9 0,34±0,08 81,22±2,88 161,9±3,5 38,4±2,0 7,31±0,05 8,43±0,09* 158,4±5,0 1,72±0,17 194,19±12,11 237,8±14,0 24,5±3,7 7,83±0,01* 8,52±0,02* 41,7±3,4* 7,14±0,84 46,55±5,87 308,6±10,1* 40,5±0,6

Примечание: ЗУК1 — зоны условного контроля; СЗЗ2 — санитарно-защитные зоны; * — достоверные различия

2. Содержание химических элементов (валовая форма) в почвах районов исследования, мг/кг

Район исследования Содержание химических элементов

Zn Cd Cu Ni Cr Mn Pb

Зоны условного контроля 60±18 <0,05 32±10 25±7 34±10 925±277 19±6

Санитарно-защитные зоны 118±36 <0,05 44±9 37±11 58±17 1737±521 68±14

промышленных предприятий Примагистральные посадки 274±82 1,70±0,51 114±34 70±21 144±43 1822±547 169±51

ПДК 220 2 132 80 15 1000 130

для растений. Оценку фитотоксичности почв исследуемых категорий городских насаждений проводили по показателю полевой всхожести семян и морфометрическим параметрам проростка тест-культур, в качестве которых использовались пшеница (сорт Анюта) и тимофеевка луговая (Phleum pratense L.). Существенное снижение полевой всхожести семян наблюдалось лишь у тимофеевки луговой в почвах насаждений СЗЗ завода пластмасс (на 36%) и в почвах прима-гистральных посадок на ул. Новоажимова (на 47%). Значимым показателем токсичности почв для растений является изменение морфометрических параметров проростков тест-культур. У проростков обеих тест-культур под влиянием почвенных условий наблюдалось изменение основных морфометрических параметров, а точнее, соотношение длины корней и высоты надземной части побега, что свидетельствует о токсическом действии почв на ранних этапах роста проростков.

Уровень фитотоксичности почв (фитотоксический эффект) оценили по изменению длины корней тест-культур по отношению к показателям ЗУК [8]. Уменьшение длины корней проростков тимофеевки луговой на 11% в почвах насаждений санзоны автозавода свидетельствует

о слабой степени фитотоксичности почв. Наибольший фитотоксический эффект отмечен у проростков пшеницы в почвах примагистральных посадок на ул. Новоажимова — 44%.

Выводы. Анализ агрохимических и физических показателей, оценка фитотоксичности почв исследуемых районов показали, что степень техногенной трансформации почв в насаждениях возрастает в ряду ЗУК — СЗЗ промышленных предприятий — примагистральные посадки.

Литература

1. Доклад об экологической обстановке в г. Ижевске в 2010 г. Ижевск, 2010. 70 с.

2. Краснощекова Н.С. Эколого-экономическая эффективность зелёных насаждений: обзорная информация. М.: ЦЕНТИ Минжилкомхоза РСФСР, 1987. 44 с.

3. ГОСТ 2140-81 Пороки древесины. Классификация, термины и определения. Способы измерения. М., 1982.

4. Инструкция по проведению инвентаризации и паспортизации городских озеленённых территорий / Сост. Г.П. Жеребцова, В.С. Теодоронский, О.В. Дмитриева, В.Н. Чепурнов, Х.Г. Якубов. М.: Прима-М, 2002. 21 с.

5. ГОСТ 17.4.3.01.-83 Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб. М., 1983.

6. Методические указания по оценке городских почв при разработке градостроительной и архитектурно-строительной документации. М.: Научно-исследовательский и проектноизыскательский институт экологии города, 1996. 36 с.

7. ГОСТ 12038-84 Семена сельскохозяйственных культур. Метод определения всхожести. М., 1985.

8. Лозановская И.Н., Орлов Д.С., Садовникова Л..К. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. М.: Высшая школа, 1998. 287 с.