научная статья по теме БИОГЕОХИМИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ В ЭКОСИСТЕМАХ ИСКУССТВЕННЫХ ПОЧВОГРУНТОВ ГОРОДСКОГО ГАЗОНА (РАСТЕНИЯ) Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «БИОГЕОХИМИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ В ЭКОСИСТЕМАХ ИСКУССТВЕННЫХ ПОЧВОГРУНТОВ ГОРОДСКОГО ГАЗОНА (РАСТЕНИЯ)»

АГРОХИМИЯ, 2015, № 7, с. 68-77

Экотоксикология

УДК 631.41:631.963.3:581.5

БИОГЕОХИМИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ В ЭКОСИСТЕМАХ ИСКУССТВЕННЫХ ПОЧВОГРУНТОВ ГОРОДСКОГО ГАЗОНА (РАСТЕНИЯ)

© 2015 г. А.С. Фрид, А.В. Ермаков

Почвенный институт им. В.В. Докучаева 119017 Москва, Пыжевский пер., 7, стр. 2, Россия E-mail: asfrid@mail.ru

Поступила в редакцию 04.02.2015 г.

В двухлетнем полевом опыте изучали химический состав биомассы трав городских газонов, образованных нанесением искусственных почвогрунтов (торфо-песчаной и торфо-земельной смесей) после удаления верхнего слоя исходной городской почвы. Наихудшая экологическая ситуация выявлена по содержанию в сене трав железа и по соотношению содержаний Са : Р. При сопоставлении с оптимальными содержаниями найден большой избыток Fe и Са, в некоторых случаях - фосфора и марганца. Химический состав сена трав различался в зависимости от года опыта. Кроме того, в первый год различались составы сена для разных торфосмесей, во второй год (жаркий и засушливый) - для трех укосов. Вынос калия биомассой трав газона был сопоставим с запасами калия в обменной и подвижной формах в торфосмесях.

Ключевые слова: биогеохимический круговорот, экосистема, искусственные почвогрунты (тор-фосмеси), городской газон, химический состав надземной биомассы трав.

ВВЕДЕНИЕ

Проблема использования для озеленения городских территорий качественных, экономически оправданных, длительно функционирующих искусственных почвогрунтов является общезначимой. Правительство г. Москва приняло постановление о повышении качества почвогрунтов [1], где, помимо организационных вопросов, зафиксировало в том числе нормативные показатели почвогрунтов, производимых и применяемых при проведении работ по благоустройству и озеленению территорий города, нормативные показатели биокомпостов, критерии для замены почвогрунтов.

В предыдущей работе [2] на примере полевого опыта по созданию городского газона с насыпными торфосмесями были изучены почвенные характеристики созданных почвогрунтов и их изменение за 2 года использования.

Цель работы - изучить составляющие биогеохимического круговорота в экосистемах искусственных почвогрунтов (торфосмесей) городского газона в условиях г. Москва, которые связаны с выращиваемыми растениями (химический состав биомассы трав и вынос ими макро- и микроэлементов).

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Полевой опыт заложен осенью 2008 г. на существующем газоне огороженной придомовой территории в районе станции метро "Аэропорт" (г. Москва). Подготовлены 2 делянки по 9 м2 (6 х 1.5 м), где был срезан верхний слой мощностью 15 см и на открывшийся песчаный слой были засыпаны поставляемые в продажу торфосмеси: на одну делянку торфо-песчаная (соотношение компонентов 7 : 3), на другую - торфо-земельная (соотношение 1 : 1). Подстилающая порода (с глубины 15 см) - чередование супесчаных слабогу-мусированных слоев с песчаными прослойками.

По органо-лептическому исследованию И.И. Лыткина торфо-песчаная смесь серовато-бурого цвета, бесструктурная содержала кустарни-ково-гипновый низинный с переходным заиленный торф с древесными остатками, включениями песка и гальки (щебня). Торфо-земельная смесь темно-бурого цвета содержала кустарниково-осоковый низинный заиленный торф с высокой степенью разложения (30-40%) с включением песка.

В качестве газонных трав использовали продажную смесь райграса пастбищного сорта

Сакини (20%), овсяницы красной сорта Пернилле (30%), овсяницы красной сорта Сюзетте (30%) и овсяницы овечьей сорта Риду (20%). Эта смесь трав характеризуется ранними всходами, устойчивостью к засухами и морозам. Посев проводили 20.09.2008 г.; до появления всходов делянки укрывали материалом агроспан, полив проводили через 1 сут. Появление всходов наблюдали на 12-е сут.

В 2009 г. вручную проводили 2 укоса (25.07 и 19.09) на высоте ~5 мм от поверхности. После первого укоса каждую делянку разделили на 2 равные части с помощью бордюрной ленты и в одну из частей внесли минеральные удобрения (в виде растворов солей, кг/га) из расчета N50P50, калия для торфо-песчаной смеси - K200, для торфо-земельной смеси - K100, учитывая разную плотность торфосмесей. Доза азота ((NH4)2SO4) взята из литературных данных как подкормка для многолетних трав [3, с. 202], доза фосфора (Са(Н2РО4)2) - как компромиссная между оптимальным содержанием в торфяных почвах [3, с. 227; 4] и рекомендуемыми дозами под многолетние травы [3, с. 451] с учетом того, что это летняя подкормка. Аналогичный подход был использован при расчете доз калия (KCl). В этом случае взятые дозы калия значительно превышали те, что предложены в обзоре [5].

В 2010 г., несмотря на очень засушливую жаркую погоду и недостаточный полив, было проведено 3 укоса трав: весной (май), летом и осенью. Удобрения дополнительно не вносили. Учет биомассы проводили только весной; летом и осенью отбирали средние образцы для химического анализа.

Плотность почвогрунтов определяли по Качин-скому в четырехкратной повторности на глубинах 0-3 и 10-13 см в апреле 2009 г. Тогда же определяли наименьшую влагоемкость почвогрунтов методом рам на поверхности и на глубине 10 см. Характеристики торфосмесей и почв представлены в работе [2].

Валовой химический анализ смешанных образцов из укосов трав проводили на рентгенфлуорес-центном анализаторе.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Известно, что химический состав трав зависит от почвенных характеристик, погодных условий, однако считается, что варьирование его обычно меньше, чем варьирование свойств почвы из-за наличия у растений механизмов саморегуляции.

Валовые химические составы всех укосов растений 2009 и 2010 гг. (табл. 1, 2) были сопоставлены между собой с использованием оценки их сходства по всей совокупности химических элементов и с использованием метода главных компонент, а также сопоставлены с данными оптимального состава растений [6], с уровнями экологической обстановки по биогеохимическим показателям [7] и с нормативами загрязнения (МДУ) для кормов непродуктивных животных [8]. Соответствующие нормативные показатели приведены в табл. 3. В документе [8] представлено небольшое число загрязняющих веществ для влажности кормов 12%, что близко к воздушно-сухому состоянию сена; к сожалению, более обширные списки загрязняющих веществ, представленные в документе 1987 г. [9] и в соответствующем белорусском [10], относятся, по-видимому, к сырой массе кормов, хотя конкретно это в документах не указано.

Из-за отсутствия нормативов для многих элементов (табл. 3) оценка состава сена трав может быть проведена лишь выборочно. Фоновое содержание Мп не известно, поэтому за него было принято оптимальное содержание (например, 60 мг/кг); отсюда можно констатировать неудовлетворительную экологическую обстановку для большинства укосов (если же принять в качестве фонового содержания верхнюю границу оптимальных величин - 170 мг/кг, то состав всех укосов по величине содержания Мп соответствует удовлетворительной ситуации). По содержанию Fe почти все укосы указывают на экологическое бедствие (очень высокое содержание). По содержанию N1 в сене трав ситуация неопределенная, т. к. не определена соответствующая величина МДУ; если принять за него величину 3 мг/кг [9], то для многих укосов экологическая обстановка будет оцениваться как неудовлетворительная.

Показано, что только в 2-х случаях в 2009 г. на торфо-песчаной смеси найдено повышенное содержание Си в укосах трав (неудовлетворительная ситуация). Аналогичная ситуация складывалась и для содержания Zn : 3 случая, но только на торфо-земельной смеси в 2010 г.

По величине соотношения Са : Р в 2009 г. экологическая обстановка оказалась плохой, причем в 5 случаях из 6 - даже чрезвычайной. В 2010 г. ситуация оказалась в целом лучше - чрезвычайной только в одном случае. По величине соотношения Са : Sr во всех случаях экологическую обстановку можно считать удовлетворительной. Существующие МДУ Си и Zn для сена во всех случаях были больше, чем содержание этих элементов в образцах опыта.

Таблица 1. Валовой химический состав сена трав (2009 г.)

Варианты

Элемент торфо-песчаная смесь торфо-земельная смесь

1-й укос (июль), без удобрений 2-й укос (сентябрь) 1-й укос (июль), без удобрений 2-й укос (сентябрь)

без удобрений отк без удобрений отк

Мм Si Р S С1 к Са 0.12(0.09) 2.4(0.39) 0.24(0.12) 0.28(0.13) 0.62(0.20) 1.95(0.35) 1.73(0.33) 0.11(0.08) 1.72(0.33) 0.22(0.12) 0.39(0.1б) 0.53(0.18) 1.93(0.35) 1.64(0.32) % 0.06(0.06) 1.13(0.27) 0.20(0.11) 0.18(0.11) 0.95(0.24) 2.23(0.37) 1.28(0.28) мг/кг 0.19(0.11) 1.58(0.31) 0.28(0.13) 0.32(0.14) 0.28(0.13) 1.87(0.34) 2.58(0.40) 0.23(0.12) 1.10(0.26) 0.19(0.11) 0.47(0.17) 0.24(0.12) 2.06(0.36) 1.80(0.34) 0.16(0.10) 0.71(0.21) 0.30(0.14) 0.20(0.11) 1.18(0.27) 2.45(0.39) 1.21(0.28)

Мп Fe № Си Zn Вг Rb Sr Са : Р Са : Sr 148(18) 1224(52) 3.0(2.6) 42(9.7) 55(11) 5.0(3.4) 11(5.0) 40(9.5) 7.2(5.0) 430(190) 132(17) 1213(52) 3.0(2.6) 13(5.4) 35(8.9) 5.0(3.4) 6.0(3.7) 22(7.0) 7.45(5.5) 745(380) 162(19) 1151(51) 4.0(3.0) 25(7.5) 51(11) 7.0(4.0) 6.0(3.7) 28(7.9) 6.4(4.9) 460(230) 230(23) 825(43) 14(5.6) 6.0(3.7) 60(12) 11(5.0) 26(7.6) 35(8.9) 9.2(5.7) 740(300) 346(28) 990(47) 3.0(2.6) 12(5.2) 49(11) 22(7.0) 34(8.7) 29(8.1) 9.5(7.3) 620(290) 336(27) 819(43) 3.0(2.6) 14(5.6) 41(9.6) 13(5.4) 25(7.5) 27(7.8) 4.0(2.8) 450(230)

Примечание. В скобках - расчетная аналитическая погрешность данного метода измерения. То же в табл. 2.

При сопоставлении опытного состава сена с оптимальным было выяснено следующее. В 2009 г. содержание магния было оптимальным или близким к нему, в 2010 г. - больше оптимального, причем для обеих торфосмесей максимальное содержание этого элемента было в сене 1-го укоса в варианте с внесением №К и в сене 3-го укоса в варианте без удобрений. В 2009 г. содержание фосфора было оптимальным или несколько меньше, в 2010 г. - почти всегда значительно больше оптимального, кроме сена 3-х укосов. В 2009 г. содержание калия было близким к оптимальному, в 2010 г. - то же или несколько больше. Содержание кальция в сене в большинстве случаев в два и более раз было больше оптимального.

В 2009

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Сельское и лесное хозяйство»