Анализ микробного дыхания и углеродных пулов при функционально-экологической оценке конструктоземов Москвы и Московской области

Васенев, Вячеслав Иванович

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Анализ микробного дыхания и углеродных пулов при функционально-экологической оценке конструктоземов Москвы и Московской области
ВАК РФ 03.02.13, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Анализ микробного дыхания и углеродных пулов при функционально-экологической оценке конструктоземов Москвы и Московской области"

ВАСЕИЕВ ВЯЧЕСЛАВ ИВАНОВИЧ

АНАЛИЗ МИКРОБНОГО ДЫХАНИЯ И УГЛЕРОДНЫХ ПУЛОВ ПРИ ФУНКЦИОНАЛЬНО-ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОЦЕНКЕ КОНСТРУКТОЗЕМОВ МОСКВЫ И МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Специальность 03.02.13 - «почвоведение» Специальность 03.02.08- «экология»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

- 3 НОЯ 2011

Москва-2011

4858569

Работа выполнена на кафедре земельных ресурсов и оценки почв факультета почвоведения Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова

Научный руководитель Доктор биологических наук, профессор

Макаров Олег Анатольевич

Официальные оппоненты:

Доктор сельскохозяйственных наук, профессор Савич Виталий Игоревич

Доктор биологических наук, профессор Смагин Андрей Валентинович

Ведущая организация: Институт физико-химических и биологических

проблем почвоведения РАН

Защита диссертации состоится « 08 »ноября 2011 г. в 15 ч. 30 мин. в аудитории М-2 на заседании диссертационного совета Д 501.001.57 при МГУ им. М.В. Ломоносова по адресу: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, д. 1, стр. 12, МГУ им. М.В. Ломоносова, факультет Почвоведения.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ

Автореферат разослан «30» сентября 2011 г.

Приглашаем Вас принять участие в обсуждении диссертации на заседании диссертационного совета. Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, д. 1, стр. 12, МГУ им. М.В. Ломоносова, факультет Почвоведения, Ученый совет

Ученый секретарь диссертационного совета доктор биологических наук

А.С. Никифорова

Актуальность темы. Урбанизация - одна из основных тенденций изменения современного землепользования (Стифеев, 2005; Сюняев, 2008; Svirejeva-Hopkins et al., 2004). В процессе урбанизации происходят фундаментальные трансформации растительного и почвенного покрова, потоков веществ и энергии, а ее результатом становится формирование урбоэкосистем, принципиально отличающихся от естественных (Lorenz et. al, 2003; Яшин, 2010; Pickett et al., 2011). Ключевым элементом урбоэкосистем являются городские почвы, различающиеся по степени «запечатанности», загрязненности, физическим и морфологическим свойствам (Герасимова и др., 2003; Poyat et al., 2006). Значительную долю городских почв составляют конструктоземы - искусственно созданные, слоистые почвы, широко распространенные под газонами (Строганова и др., 1997; Milesi et al., 2005). Несмотря на то, что конструктоземы могут занимать до 5-10% почвенного покрова урбанизированных регионов (Allarie et al., 2008), особенности их экологического функционирования остаются фактически неизученными.

Для последних десятилетий характерно растущее понимание экологической роли почвы в биосфере (Blum, 2005), оформившееся в виде учения об экологических функциях почв (Добровольский, Никитин, 1990; Апарин и др., 2008) и концепции экосистемных сервисов (Costanza et al, 1997; MEA, 2005; TEEB, 2010). Основной сложностью практической реализации этих представлений становится дефицит знаний о механизмах, критериях и показателях оценки экологических функций почв. При поиске таковых целесообразно обратиться к микробиологическим показателям (Ananyeva et al., 2008; Сусьян и др., 2009) и характеристикам углеродных пулов в почвах (Post, Kwon, 2000; Zhou et al., 2007; Курганова, JTonec де Гереню, 2010), которые традиционно используются для оценки экологического качества почв (Nortcliff, 2002; Ritz et al., 2009). На данный момент ощущается дефицит подобной информации для урбанизированных почв. В тоже время, доминирующая роль урбоэкосистем в Московском регионе (Москва и Московская область) подчеркивает повышенную актуальность исследования и оценки экологического функционирования конструктоземов.

Целью работы было изучение особенностей микробного дыхания и углеродных пулов в конструктоземах Москвы и Московской области для качественной и количественной оценки их экологических функций Задачи исследования:

1. Изучить особенности морфогенетических, агрохимических и микробиологических свойств региональных вариантов конструктоземов Москвы и Московской области по сравнению с зональными почвами.

2. Выявить региональные закономерности пространственного разнообразия микробного дыхания, углеродных пулов и других показателей экологического функционирования конструктоземов.

3. В рамках вегетационного опыта исследовать краткосрочную временную динамику показателей функционирования конструктоземов.

4. В рамках вегетационного опыта и лабораторного эксперимента изучить А/ влияние морфогенетических параметров и дозированной антропогенной- ф нагрузки на экологическое функционирование конструктоземов.

5. Систематизировать существующие подходы для качественной и количественной оценки трех частных экологических функций конструкто-земов и интегральной оценки их экологического функционирования.

6. Апробировать предложенную систему подходов для функционально-экологической оценки представительного ряда конструктоземов Москвы и Московской области.

Научная новизна

Изучены ключевые характеристики углеродного баланса городских почв и его микробной составляющей - почвенный органический углерод (Сорг), углерод микробной биомассы (Смик), микробное дыхание (МД) и почвенный метаболический коэффициент (г/С02) для представительного ряда конструктоземов Москвы и области. Описаны закономерности пространственной динамики этих показателей в масштабах региона и изучены определившие ее факторы: природная зональность, функциональное использование и глубина отбора проб. Показано значимое отличие конструктоземов от зональных почв по ряду морфогенетических, химических и микробиологических параметров, включая показатели функционирования.

Изучена кратковременная динамика показателей Смик, Сорг, МД и дС02 модельных конструктоземов. Показана стабилизация микробной биомассы конструктоземов после двух лет развития. В рамках вегетационного опыта изучены локальные особенности функционирования конструктоземов с контрастными морфогенетическими характеристиками. В рамках лабораторного эксперимента описано воздействие различных концентраций и типов поллютантов, а также сроков загрязнения на экологические функции конструктоземов разного возраста, выявлена различная чувствительность изучаемых показателей к загрязнению.

Практическая значимость

Собраны представительные данные по микробному дыханию и углеродным пулам конструктоземов Москвы и Московской области. Изучены их региональные закономерности и локальные особенности. Данная информация -ключевой элемент анализа и картирования пространственно-временной динамики накопления Сорг и эмиссии углекислого газа (С02) городскими почвами, необходимый для оценки и моделирования роли почвенного покрова региона в глобальном изменении климата.

Полученные данные о влиянии морфогенетических характеристик и антропогенной нагрузки на экологические функции конструктоземов, а также о краткосрочной временной динамике показателей их функционирования целесообразно учитывать при корректировке нормативов качества почвогрунтов и рекомендаций по созданию конструктоземов.

Систематизированы и апробированы подходы к частной и интегральной оценке экологического функционирования конструктоземов Москвы и Московской области. Использование функционально-экологического принципа не только позволяет получить дополнительную актуальную информацию о состоянии городских почв, но и может послужить основой для принципиально нового подхода к их экологической оценке и нормированию.

Апробация работы. Результаты исследований были представлены на XIV Докучаевских молодежных чтениях (Всероссийская научная конференция) «Почвы в условиях природных и антропогенных стрессов» (Санкт-Петербург, 2011); Международной конференции «Ресурсный потенциал почв - основа продовольственной и экологической безопасности России» (Санкт-Петербург, 2011); 6th International Congress of the European Society for Soil Conservation "Innovative Strategies and Policies for Soil Conservation" (Салоники, 2011); 6th International Conference of the Urban Soils Working Group, SUITMA, of the International Union of Soil Sciences (Марракеш, 2011).

Публикации. По результатам исследований опубликовано печати 8 работ, из них 3 - в изданиях, рекомендованных ВАК, 1 - в международном реферируемом журнале.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследования, результатов экспериментов, выводов и списка литературы. Материалы диссертации изложены на 130 страницах текста, содержат 71 рисунок и 45 таблиц. Список литературы включает 175 источников, в том числе 116 на иностранном языке.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю д.б.н., профессору Макарову O.A. за помощь и ценные советы в подготовке данной работы. Искренне признателен сотрудникам кафедры земельных ресурсов и оценки почв и её заведующему д.б.н., профессору Яковлеву A.C. за внимание к работе и полезные комментарии. Огромное спасибо Ананьевой Н.Д., Переверзевой Ю.Л., Прокофьевой Т.В., Мазирову М.А., Stoorvogel J.J., Васеневу И.И., Васеневой Э.Г., Ибатуллиной И.З. и Тимофееву М.А., за поддержку и неоценимую помощь в проведении анализов и обсуждении результатов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Базовые принципы функционально-экологического подхода к изучению конструктоземов.

Важным элементом урбоэкосистем являются городские почвы, значительную часть которых составляют конструктоземы. Впервые этот термин был введен авторами работы «Почва. Город. Экология» (Строганова и др., 1997) для обозначения «поверхностных почвоподобных образований». В рамках данной работы под конструктоземами будем понимать целенаправленно созданные городские почвы, отличающиеся слоистым строением профиля, ровной границей между горизонтами и доминированием газонных трав в растительном покрове, что ближе к зарубежному понятию «торфяные почвы газонов» (turf grass soils). Именно они, как правило, становятся основным объектом изучения почвенного покрова урбоэкосистем (McPherson, 1995; Bandaranayke et al., 2003). Учитывая постоянно растущую площадь городов, все больше исследователей уделяют внимание конструктоземам (Madrid et al., 2002; Lorenz et. al, 2003; Poyat et al., 2006). В настоящее время большинство работ в этой области сфокусировано на диагностических аспектах исследования городских почв (Герасимова и др., 2003; Прокофьева, 2004), а

также на изучении содержания в них загрязняющих веществ и токсикантов. (Chen et al., 1997; Schuhmacher et al., 1997; Li et al, 2001; Alexandrovskaya, Alexandrovskiy, 2000). При этом вклад конструктоземов в выполнение глобальных экологических функций остается мало изученным.

Представления о почве как исключительно сельскохозяйственном ресурсе претерпели серьезные изменение за последние 20-30 лет, что привело к формированию новых концепций о биосферной роли почв (Nortcliff, 2002; Карпачевский, 2004; Blum, 2005). Современные подходы к анализу статуса почв в биосфере можно подразделить на две категории: обобщающие характеристики экологического качества почв (soil environmental quality) (Karlen et al., 1997; Gil-Sotres et al., 2005; Bastida et al., 2008) и более детализированные методы изучения частных почвенных функций и экосистемных сервисов (Добровольский, Никитин, 1990; Costanza et al, 1997; De Groot, 2006). На современном этапе основное внимание уделяется вопросам классификации экологических функций почв, в то время как показатели для их оценки остаются дискуссионными (Brown, 2003; Vrscaj et al., 2008). Биологические показатели считаются «более чувствительными характеристиками экологического состояния почв, чем физические или химические параметры» (Gill-Sotres et al., 2005; p.879). Наиболее часто используются следующие показатели: Сорг (Houghton, 2003; Lai, 2005; Verbürg, 2008), Смик (Anderson, Domsch, 1986; Dalai, 1998; Nannipieri et al., 2002), МД (Anderson, Domsch, 1989; Ананьева, 2003; Курганова, 2010) и qC02 (Insam and Domsch, 1985; Brookes, 1995; Dilly et al, 2003). Учитывая, что согласно устоявшимся определениям, «качество почвы -это ее способность функционировать» (Karlen et al., 1997; Макаров, 2010), целесообразно использовать данные показатели и для задач функционально-экологической оценки почв.

Для указанных показателей характерна высокая пространственная и временная вариабельность. В то же время, для решения прикладных задач результаты должны быть стандартизованы и сопоставимы (Nortcliff, 2002).Один из методов стандартизации - сравнение изучаемой почвы с эталоном, в качестве которого могут выступать почвы, либо находящиеся в климаксном состоянии, либо обладающие высокой продуктивностью (Fedoroff, 1987; Gil-Sotres et al., 2005). В отличие от природных экосистем (Schroeder, 1994; Lai, 2002; Guo et al. ,2002; Zhou, 2007 et al.) информация по предлагаемым показателям функционирования для конструктоземов почти отсутствует. В тоже время, расширение городских территорий («О состоянии...», 2007), обусловливает актуальность исследования экологических функций конструктоземов, их локальных особенностей и региональных закономерностей.

2. Объекты и методы исследований.

Объектами исследования послужил представительный ряд конструктоземов (п=61) г. Москва, а также городов Московской области: Дубна, Пущино, Воскресенск, и поселка городского типа (ПГТ) Серебряные Пруды. Выбор данных объектов позволил охарактеризовать разнообразие зональных климатических условий региона. На территории каждого населенного пункта

были изучены конструктоземы, расположенные в трех функциональных зонах: промышленной, селитебной и рекреационной. Это позволило описать контрастную антропогенную нагрузку, испытываемую городскими почвами. Анализ свойств конструктоземов проводился в сравнении с зональными почвами. Для этого в непосредственной близости от исследуемых населенных пунктов изучались зональные почвы лесных, луговых и сельскохозяйственных угодий (п=30) (табл.1).

Табл. 1 Характеристика объектов исследования

Населенный Координаты с. ш. / в.д.) Среднегодовые* Функциональная зона/ землепользование Почва** Кол-во точек

пункт Т, С0 осадки, мм отбора проб

промышленная констр. 3

56°45'/ 37°09' селитебная констр. 3

Дубна 3.4 783 рекреационная констр. 3

лес п.-подз. 3

луг п.-подз. 3

55°45'/ 37°37' промышленная констр. 9

Москва 6.3 738 селитебная констр. 9

рекреационная констр. 9

промышленная констр. 3

селитебная констр. 3

Воскресенск 55°197 4.7 638 рекреационная констр. 3

38°4Г лес д.-подз. 3

луг Д.-ПОД'!. 3

пашня Д.-ПОДЗ. 3

промышленная констр. I

селитебная констр. 3

Пущино 54°50'/ 3.8 575 рекреационная констр. 3

• 37°37' лес с. лесные 3

луг с. лесные 3

пашня с. лесные 3

промышленная констр. 3

Серебряные Пруды 54°27'/ 38°44' селитебная констр. 3

5.4 519 рекреационная констр. 3

ЛУГ черн. выщ. 3

пашня черн. выщ. 3

*по данным Московского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды и международной базы климатических данных (www.worldclim.org1:

**здесь и далее: констр. - конструктоземы; п.-подз.- перегнойно-подзолистые почвы; д,-подз,- дерново-подзолистые почвы; с. лесные - серые лесные почвы; черн. выщ,- черноземы выщелоченные.

Методы Полевые исследования. В каждой точке был выбран участок 2 х 2 м; почвенные образцы отбирались бурением как из поверхностного слоя (010см; смешенная проба из 5 точек методом конверта), так и из нижележащих горизонтов (10-150 см; смешенная проба). Для каждого объекта проводилось полевое определение гранулометрического состава (метод Захарова) и цвета (с

использованием шкал Мансела). Отобранные образцы были просушены на воздухе и просеяны через сито 1 мм.

Вегетационные опыты. В рамках двух вегетационных опытов была изучена краткосрочная временная динамика конструктоземов и влияние морфогенетических параметров на их функционирование. Модельный объект представлял собой пластиковую емкость (5 л), заполненную почвенной слоистой конструкцией (рис.1 А). В вегетационном опыте №1 было заложено семь идентичных модельных объектов (торфо-песчаная смесь- 15 см, песок- 10 см, керамзит- 5 см). Образцы отбирались через 8, 10, 12, 20 и 24 месяца с момента постановки опыта (рис. 1 Б). В вегетационном опыте №2 было заложено три серии модельных объектов, отличающихся одной из морфогенетических характеристик: мощностью органогенного горизонта (10, 15 и 20 см), составом органогенного горизонта (низинный торф, торфо-песчаная смесь и торфо-земельная смесь) или гранулометрическим составом подстилания (песок, средний суглинок, глина и песок на водоупоре) (рис. 1 В). В образцах, отобранных через 12 месяцев с момента постановки эксперимента, определялись микробиологические и химические показатели.

Рис.1 Модельный объект

конструктозема (А) и схема вегетационных опытов

№1 (Б) и №2 (В).

у у у у у

Г71Ш Ш1М Йв .....------0---♦---♦-----•—

10 12 20 24

месяцы

состав орпшои'ниеиго __п>г»н<Ж!а_

гряиу/кшегрнчесьчЕ тдачнлання

Лабораторный эксперимент. Для изучения влияния дозированного загрязнения тяжелыми металлами и нефтепродуктами на функционирование конструктоземов был проведен лабораторный эксперимент. В образцы молодого (1 месяц) и зрелого (24 месяца) модельных конструктоземов из вегетационного опыта №1, вносили соли тяжелых металлов РЬ (М03)2, Си804х5Н20 и Сс1Ш3х2Н20 в количестве 10, 50, 100 и 200 ориентировочно допустимых концентраций (ОДК для песчаных и супесчаных почв) и дизельное топливо в концентрациях 3, 15 и 30 г кг"1 почвы. Микробиологические показатели измерялись через 3 часа, 7, 14 и 36 суток с момента внесения поллютантов. Отклики, полученные для загрязненных образцов, сравнивались с незагрязненным контролем.

Микробиологические показатели. Субстрат-индуцированное дыхание (СИД) оценивали по скорости начального максимального дыхания микроорганизмов (выделение С02) после инкубации (22° С, 3 - 5 ч) почвы (2 г, 60%

полной влагоемкости, ПВ), обогащенной глюкозой (1% массы субстрата или 0.1 мл раствора г'1). Углерод микробной биомассы (Сш,к) рассчитывали по формуле: Смт (мкг С г"1 почвы) = (мкл С02 г'1 почвы ч"1) х 40.04+0.37 (Anderson, Domsch, 1978).МД почвы (2 г, 60% ПВ) определяли по скорости продуцирования С02 (22° С, 24 ч) и выражали в мкг С02-С г'1 почвы ч"', а вместо раствора глюкозы вносили воду (0.1 мл г'1). Отношение МД / Смик = qС02 (мкг С-С02 мг"'См„к ч'1) выражало удельное дыхание почвенных микроорганизмов или микробный метаболический коэффициент.

Химические показатели. В почвенных образцах определяли содержание Сорг бихроматным методом со спектрофотометрическим окончанием (метод Тюрина в модификации Никитина). Кислотность солевой вытяжки (pHKCi) определяли потенциометрически. Содержание аммиачного азота (NH/) определяли калориметрическим методом с применением реактива Несслера, нитратного азота (NOj") - по методу Грандваля-Ляжу. Содержание растворимого калия (К+) определяли на пламенном фотометре, подвижного фосфора - методом Кирсанова. Содержание тяжелых металлов (Cu, Cd, Ni, Pb, Zn) в почвенных пробах определяли методом атомно-абсорбционной фотометрии пламени в 1 н азотнокислой вытяжке.

Статистическая обработка данных. Измерения проводили в 3-5 повторностях, результаты представлены как средние величины ± стандартное отклонение. Расчет выполнен на сухую почву (105°С, 8 ч). Для проверки значимости различий средних значений был использован сравнительный тест по критерию Стьюдента (t-тест). Для анализа воздействия различных факторов на показатели функционирования конструктоземов использовался мпогофак-торный дисперсионный анализ (ANOVA) и LSD-тест, проверенный по F-критерию (F-protected LSD test). Статистический анализ данных выполнялся с использованием программного пакета STATISTICA 6.0. Обработка геоданных и визуализация выполнена с использованием программ ArcGIS 9.3 (Arclnfo), Excel Microsoft 2007 и Power Point Microsoft 2007.

Выбор экологических функций для исследования. Полученные результаты были использованы для исследования экологических функций конструктоземов. Принимая во внимание разнообразие почвенных функций и различные подходы к их классификации (Добровольский, Никитин, 1990; Макаров, 2002; Andrews et al., 2004; Ritz et. al., 2009), были выбраны три функции - по одной из каждой группы в соответствии с отечественной трактовкой (табл. 2).

Табл.2 Исследуемые экологические функции почв*

Группа функций Функция Показатели функционирования

индивидуальные интегральные

Экологические Местообитание микроорганизмов С„рГ, pH, К+, Р205, гранулометрический состав, Сы„к, МД qC02, расчетные индексы

Природорегулирующие Регуляция газового состава атмосферы

Производственные Субстрат для растений

* функции сгруппированы на основании систематизации (Добровольский, Никитин, 1990; Макаров, 2002)

В процессе исследований были изучены региональные закономерности и локальные особенности изменений данных экологических функций конструк-тоземов Москвы и Московской области, проведена их частная и интегральная оценки.

3.Региональные закономерности показателей экологического

функционирования конструктоземов Москвы и Московской области.

Морфогенетические показатели. Мощность органогенного горизонта варьировала от 5 до 90 см, гранулометрический состав — от супеси до тяжелого суглинка. Максимальные мощность и содержание физической глины в нем были показаны для ПГТ Серебряные Пруды, а минимальные - для г. Дубна и Воскресенск. В поверхностном слое отмечено меньшее текстурное разнообразие, чем в нижележащих горизонтах (табл. 3).

Табл.3 Пространственное разнообразие морфогенетических свойств конструктоземов

Локализация Мощность верхнего r-та (см) Гранулометрический состав** (верхний горизонт / подстилание)

Дубна 12±8 а супесь / песок к супеси

Москва 17±9 ab* супесь к л.с / л.с.

Воскресенск 13±10а л. с. / л.с. к ср. с.

Пущино 24±7 Ь л. с. к ср. с. / ср. с. к т. с.

Серебряные Пруды 34±23с ср. с. / л. с. к ср. с.

*-а, Ъ, с- гомогенные группы для каждого показателя отдельно (F-protected LSD, р<0.05) **- л.е.- легкий суглинок; ср. е.- средний суглинок; т. с. - тяжелый суглинок

Химические показатели. Реакция среды конструктоземов варьировала от сильно кислой (рНка - 4.0) до щелочной (рНКа - 8.3) при среднем значении 6.8±0.9. Наиболее высокие значения рН описаны для почв г. Дубна и Воскресенск, наиболее низкие - для г. Пущино. Минимальное и максимальное содержание азота отличалось в 13 раз для аммонийной формы ив 17 раз - для нитратной; фосфора - в 66 раз, калия - в 14 раз (табл. 4).

Табл.4 Реакция среды (рНКС|) и содержание элементов питания (мг/кг) конструктоземов различных населенных пунктов

Локализация рНш NH.f N03" Р2О5 К

Дубна 7.14±0.57 cd 5.3±1.0 а 4.3±1.9 а 89±41а 62±28 а

Москва 6.68±1.1 ab 10.3±12.1 b 9.6±11.4 b 439±666b 95±57 b

Воскресенск 7.48±0.35 d 5.8±2.2 а 7.2±6.0 ab 237±268 ab 144±49с

Пущино 5.87±0.76 а 5.4±1.3 ab 4.2±1.8 а 257±153ab 47±18 а

Серебряные Пруды 6.91±0.43 ab 7.2±3.4 ab 9.1±9.0 ab 765±512 с 180±86 d

а, Ь, с, d- гомогенные группы для каждого показателя отдельно (F-protected LSD, р<0.05)

Максимальное содержание Си, Zn и РЬ отмечено в конструктозёмах г. Москва и г. Воскресенск - оно в 1.5-2.0 раза превышало таковое для других локализаций. Максимальное содержание Мп показано для конструктоземов Пущино и Серебряных Прудов (рис.2). Максимальное содержание Сё и Сг также отмечено для конструктоземов г. Москва, значимых различий для остальных локализаций не выявлено. Средние содержания в поверхностных и ниже-

лежащих горизонтах отличаются не значимо (критерий Стьюдента, р < 0/05). В целом по области отмечена очень высокая пространственная вариабельность содержания тяжёлых металлов в конструктоземах - минимальные и максимальные значения отличались в 50-100 раз. Общий уровень загрязнения можно оценить как невысокий - ПДК (ОДК I) были превышены не более, чем в 30% случаев, при этом превышение, как правило, составляло не более 50-200% .

Рис.2

Содержание тяжелых металлов (Си, РЬ, 1п и Мп) в изученных конструктоземах, усредненное по локализации

600

и 5««

2 400

I 300 • В

£■ 20(1

100 о

1« 10«

Д>»на

-П-шшЛ-

15 61

О Си ■ РЬ

■г»

□ Мп

Москва Воскресенск Пущнно С. Пруды локализация

Содержание Сорг в конструктоземах варьировало в диапазоне 0.4 9.1 % при среднем значении 3.2±1.7 %. Для большинства описанных почв характерно снижение содержания Сорг по профилю: в поверхностных горизонтах содержалось в среднем 4.1±1.9%, а в нижележащих - 2.3±1.1%. Наиболее высокие значения отмечены для конструктоземов Серебряных Прудов, наиболее низкие - для г. Дубна (Васенев и др.,2011) (рис. 3).

Рис.3

Содержание Сорг в поверхностных и нижележащих горизонтах конструктоземов различных населенных пунктов

7,01) 6,00 5,00 £-4,00 . ®3,00 2,00 1,00 0,00

ГР 1 1.6:

I т

2.3«

1 т 2.2-1

3.92

з.-м

ОО-Юсм в10-150см

Дубна Москва Воскресенск Пущнно С.Пруды локализация

Микробиологические показатели. Максимальные и минимальные значения СШ1К в конструктоземах отличались более, чем в 100 раз: от 8 до 961 мкг С г почвы при среднем значении 203±181 мкг С г"1 почвы. Значения МД варьировали в широком диапазоне от- 0.06 до 2.04 при среднем 0.40±0.31 мкг С02-С г"1 почвы ч" . Наибольшие значения Смнк и МД были описаны для г. Пу-щино, минимальное - для г. Дубны. При этом для всех локализаций вклад поверхностных горизонтов составлял порядка 70-80%. Полученные результаты сопоставимы с опубликованными: на 30-50% ниже данных для зональных

подзолистых, серых лесных почв и черноземов (Susyan et al., 2011; Stromberger et al.,201 l;Ananyeva et al., 2008; Maasen et al.,2004) и в 2-4 раза ниже таковых для болотных почв и карбонатов (Mueller et al., 2007; Zhang et al., 2006). Разброс значений qC02 изученных конструктоземов был также очень велик - от 0.73 до 18.7 при среднем значении 2.82±2.52 мкг С-С02 мг"'Смик ч"'. Максимальный qC02 был показаны для г. Воскресенск и г. Дубна, а минимальное - для г. Пу-щино, при этом с глубиной значения qC02 увеличивались на 20-40% (табл. 5).

Табл.5 Микробиологические показатели поверхностных и подстилающих горизонтов конструктоземов различных населенных пунктов

Локализация Смик (мкг С г"' почвы) МД (мкг C02-C г"1 почвы ч"') qC02, (мкг C-C02 мг^СикЧ"1)

0-10см 10-150см О-Юсм 10-150CM 0-10см 10-150CM

Москва 289±148Ь 102±656 0.53±0.34a 0.27±0.21a 2.33±1.83a 2.73±1.03a¿

Дубна 256±200а 69±34я 0.37±0.16a 0,24±0.09 a 3.70±5.70 a 4,94±4.80éc

Воскресенск !50±58af> 55±43afe 0,42±0.14a 0,23±0.19 a 3.25±1.63a 4,53±2.30c

Пущино 617±2I5c 155±77с 0,89±0.57 b 0,23±0.09 a 1.36±0.42a 1,7±0.76 a

Серебряные 347±173¿ 99±35abe 0,59±0.27ai 0,25±0.10 a l,82±0.55o 3,01±1.93aéc

а, Ь, с, d- гомогенные группы для каждого показателя отдельно (F-protected LSD, р<0.05)

Сравнение с автоморфными зональными почвами. Для описанного ряда конструктоземов отмечена чрезвычайно высокая пространственная неоднородность: значения химических и микробиологических показателей варьировали в десятки раз. Несмотря на это для большинства параметров (рНКсь Р2О5 Смик, МД, содержание тяжелых металлов) было показано статистически значимое отличие конструктоземов от соответствующих зональных почв (проверено критерием Стьюдента, р<0.05) (рис. 4, см. табл.7).

ад

Рис. 4. Средние

значения,

ошибки

среднего и

доверительные

интервалы

Смик (А), МД

(Б), рНКС| (В) и

содержания

подвижного

фосфора (Г), в

конструкто-

земах (1) и

зональных

почвах (2)

Данная закономерность прослеживается не только для средних значений, но и на примере отдельных локализаций. Так С„„, и МД конструктоземов оказались значимо меньше, а дС02- выше, чем в естественных аналогах для четырех локализаций из пяти (табл.б).

Табл.6 Средние значения МД, дССЬи Смш конструктоземов (констр.) и

зональных почв (фон) для различных локализаций

Локализация Смик (мкг С г'1 почвы) МД (мкг СОг-С г"1 почвы ч"') qC02, (мкг С-С02 мг"'Сш„ ч"')

констр. фон констр. фон констр. фон

Москва 196Ü486 294±200а6 0.40±0.32a¿> 0.42±0.25а 2.53±1.49ай 1.бЗ±0.58а

Дубна 103±69а 405±407Ь 0.33±0.19а 0.74±0.70й 3.80±2.04éc 4.23±5.26

Воскресенск 163±169ab 294±20Oab 0.30±0.15а 0.42±0.25а 4.32±5,15с 1.63±0.58а

Пущино В86±285с 206±127а 0.56±0.526 0.42±0.33а 1.53±0.62а 2.13±1.2а

Серебряные Пруды I23±176i 306±31\ab 0.42±0.27а6 0.54±0.41а6 2.42±1.51яй 2.63±2.23а6

а, Ь, с, d- гомогенные группы для каждого показателя отдельно (F-protected LSD, р<0.05)

По сравнению с зональными почвами для конструктоземов характерны более высокие значения рНКсь большее содержание органического углерода, фосфора, ряда тяжелых металлов (Си, РЬ, Zr\), меньшая мощность верхнего горизонта и более легкий гранулометрический состав (Табл.7)

Табл.7 Средние значения химических и морфогенетических показателей конструктоземов и зональных почв.

Показатель Конструктоземы Зональные почвы

рНкс! 6.81±0.93 5.82±0.92

Сорг (%) 3.17±1.97 2.99±1.98

Р205 (мг/кг) 391±532 143±116

Си (мг/л) 25.5±28.2 14.7±3.4

Zn (мг/л) 73.8±57.7 43.Ü24.0

РЬ (мг/л) 26.7±44.5 10.6±6.7

Мощность верхнего горизонта (см) 20±15 37±19

Гранулометрический состав Легкий суглинок Средний суглинок

При колоссальной внутренней вариабельности конструктоземов, значимость их отличий от зональных почв по ряду показателей позволяет заключить, что конструктоземы Московского региона — это не хаотичная комбинация субстратов различного свойства и происхождения, а самостоятельный, сравнительно упорядоченный компонент урбоэкосистемы, одной из характерных черт которого является высокая внутренняя неоднородность. Особенности экологического функционирования конструктоземов могут определяться сочетанием факторов как специфических (запечатанность, функциональное использование, антропогенная нагрузка), так и неспецифических (климат, рельеф, широтная зональность).

Анализ факторов, влияющих на экологическое функционирование конструктоземов. Для изучения влияния фактора широтной зональности были сопоставлены значения показателей Смш, МД, дССЬ и Сорг конструктоземов, расположенных в различных почвенных зонах Московской области

(сравнивались только конструктоземы селитебных зон). Максимальные значения С.„„А. и БД отмечены для зоны серых лесных почв. Микробный метаболический коэффициент цС02 постепенно снижался, а содержание Сорг-увеличивалось от зоны дерново-подзолистых почв к черноземам (табл.8). Наиболее чувствительными к влиянию фактора зональности оказались МД и С,тт (коэффициента детерминации Я2=0.84; 0.66 - для Ст,к и Я2=0.84;

0.65- для МД). Для изучения влияния землепользования были сопоставлены значения тех же показателей для почв, расположенных в рекреационной, селитебной и промышленной функциональных зонах г. Воскресенск. Наибольшее значение Сорг было выявлено для почв селитебной зоны, а наименьшее -для промышленной. Отмечено закономерное уменьшение цС02 и рост Сшж и МД по мере ослабления антропогенной нагрузки от промышленной зоны к рекреационной (см. табл. 9). Выявленная закономерность прослеживается не только для конструктоземов, но и для зональных почв (рис.4; табл. 10).

Табл. 8 Средние значения С.„„„, МД, <?С02 и Соргконструктоземов селитебных зон для различных зональных почв

Зональные почвы Смик (мкг С г"1 почвы) МД (мкг С02-С г"' почвы ч"1) qC02, (мкг С-С02 мг"'С,шк ч'1) С0рг (%)

д.-подз. 179±131о 0.32±0.12а 2.36±1.23а 2.90±1.33 ab

п.-пода. 140±85а О.ЗСЫ). 11а 2.73±1.54а 2.95±1.11а

с. лесные 43ШШ 0.78±0.736 2.04±0.63а 3.29±1.54 ab

черн. выщ. 29I±242a¿ 0.55±0.32a¿ 2.48±1.25а 4.17±1.17¿

а, Ь- гомогенные группы для каждого показателя отдельно (F-protected LSD. р<0.05)

Табл. 9 Средние значения С„„к, МД, qC02 и Сорг конструктоземов различных функциональных зон (ФЗ) г. Воскресенск

ФЗ Смик МД qC02, г ^орг

(мкг С г"1 почвы) (мкг С02-С г"1 почвы ч'1) (мкг С-С02 мг-'Смик ч"1) (%)

пром. 65±50а 0.24±0.07а 8.28±7.60а 2.20±1.06а

селитеб. 218±197а 0.35±0.14а 2.42± 1.47а 4.00±1.63а

рекр. 204±196а 0.31±0.20а 2.26±1.35¿> 3.33±1.88а

а, Ь- гомогенные группы для каждого показателя отдельно (F-protected LSD, р<0.05) пром.- промышленная, селитеб.- селитебная, рекр.- рекреационная функциональные зоны

Рис.4 Средние значения Смик (мкг С / г почвы) для различных типов землепользования (пром,-

промышленная, селитеб,- селитебная, рекр.-рекреационная функциональные зоны)

320

214 j...... 149

щ и ¡р ■

........... в

Пром. Селитеб. Рекр. Пашня Дуг Лес землепользование

Табл. 10 Средние значения МД, дС02 и Сорг конструктоземов для различных типов землепользования

Тип МД qCOj, Сорг

землепользование (мкг ССЬ-С г"' почвы ч'1) (мкг С-ССЬ ыг'Смнк ч"1) (%)

промышленная ф/з 0.33±0.19л 3.86±3.956 3.36±1.82а

селитебная ф/з 0.40±0.34а 2.41±1.19а 3.12±1,35а

рекреационная ф/з 0.44±0.36а 2.40±1.37а 3.05±1.83а

пашня 0.37±0.22д 2.06± 1.92а 2.79±1.29а

луг 0.44±0.35а 2.60±3.85ай 2.76± 1.19а

лес 0.74±0.59А 2.81±1.24а6 3.49±2.49а

а, Ь- гомогенные группы для каждого показателя отдельно (F-protected LSD, р<0.05)

Рассмотренные примеры наглядно демонстрируют влияние природной зональности и землепользования на показатели экологического функционирования конструктоземов. Для количественной характеристики влияния данных факторов (а также глубины отбора проб) был использован многофакторный дисперсионный анализ. Было показано, что наибольшее влияние на СМ11К оказали факторы «зональность» и «глубина», определившие 12 и 4 % от общей дисперсии; «зональность», «землепользование» и сочетание этих факторов повлияло на цСОг, определив 12, 5 и 15 % от общей дисперсии соответственно. На Сорг наибольшее влияние оказывали «глубина», «зональность» и сочетание факторов «зональность» и «землепользование», определившие 20, 13 и 9 % от общей дисперсии (табл. 12),

Табл.12 Результаты дисперсионного анализа (Factorial ANOVA) для общей выборки конструктоземов

показатель факторы ЧСС р-уровень R'/R^i

Смик глубина I 0.022151* 0.62/0.19

зональность 3 0.002837*

землепользование 2 0.094480

зональность х землепользование 6 0.561313

МД глубина 1 0.103233 0.55/0.09

зональность 3 0.437933

землепользование 2 0.219900

зональность х землепользование 6 0.063925

qC02 глубина 1 0.753992 0.59/0.15

зональность 3 0.005051*

землепользование 2 0.027038*

зональность х землепользование 6 0.012774*

Сорг глубина 1 0.000000* 0.73/0.39

зональность 3 0.000)02*

землепользование 2 0.458055

зональность х землепользование 6 0.036976*

*- значимое влияние фактора; ЧСС - число степеней свободы

Фактор «зональность» оказался более значимым, чем фактор «землепользование», влияние которого распространялось только на поверхностные горизонты. Выбранные факторы достаточно полно описывают дисперсию показателей функционирования конструктоземов (Я2 варьировал от 0.55 до 0.73; - от 0.09 до 0.39), но не могут объяснить всего регионального разнообразия. С одной стороны это связано с интегральным характером

выбранных факторов, с другой стороны, определить «чистое» влияние отдельного фактора в городских условиях крайне сложно. Наконец, практически невозможно определить в полевых условиях такой важный показатель, как возраст конструктоземов. Таким образом, полевые исследования позволяют составить достаточно четкое представление о региональных особенностях функционирования конструктоземов. Для использования полученных знаний на локальном уровне, а также для понимания процессов, лежащих в основе региональных закономерностей необходимо проведение более специализированных вегетационных и лабораторных экспериментов, позволяющих вычленить и изучить влияние отдельного фактора, максимально изолировав воздействие остальных.

4. Изучение локальных особенностей экологического функционирования конструктоземов на основе лабораторного опыта и вегетационных экспериментов.

Анализ локальных особенностей экологического функционирования конструктоземов - ключевой этап их изучения. В отличие от региональных особенностей, рассмотренных выше, в данном случае речь идет о факторах, находящихся под непосредственным контролем человека - нормировании химического загрязнения и выборе оптимальных морфогенетических характеристик.

Краткосрочная динамика показателей экологического функционирования конструктоземов. В рамках вегетационного опыта было изучено экологическое функционирование конструктоземов разного возраста - одной из наиболее интересных и наименее изученных характеристик. Проведенные исследования показали высокую динамичность показателей С.„„к, МД, qCO^ и Сорг на самых ранних стадиях развития конструктоземов. В ноль-момент - сразу после формирования - конструктозем характеризуется низким значением Сиик, очень высоким МД и, как следствие, экстремально высоким дС02. В сочетании с высоким содержанием Сорг, эти показатели свидетельствуют о "примитивной" стадии развития и стрессовом состоянии микробного сообщества. В дальнейшем наблюдается уменьшение ¿/СС^, сокращение Сорг, постепенная стабилизация Смик и резкое снижение МД (рис.5).

Рнс.5 Динамика МД (% от ноль-момента) модельного конструктозема

10 15

время (месяцы)

В этот промежуток времени микробное сообщество адаптируется к внешним условиям среды. Данная стадия таит в себе высокую потенциальную опасность эмиссии парниковых газов, поскольку сопряжена с резким, скачкообразным, снижением микробного дыхания и интенсивной минерализацией (Сорг уменьшается на 50% от исходного). Наконец, завершающая стадия характеризуется постепенным развитием микробного сообщества - ростом Смт, МД, стабилизацией дС02 (табл.13).

Табл.13 Динамика Смик, qC02 и Сорг модельного конструктозема (% от ноль-момента)

Время (месяцы) Г qC02 С0рг

8 86±10 15±1 52±5

10 100±12 8±1 56±5

12 105±3 Ю±\ 58±6

20 112±4 11±1 70±4

24 144±6 13±1 81±8

Показано что микробиологические показатели функционирования конст-руктоземов стабилизируются не ранее, чем через два года с момента формирования. В то же время, отмечено, что уже за первые два года Сорг конструкто-земов сократился на 20-30% в результате минерализации. Продолжение этой тенденции может привести к деградации конструктозема. Принимая во внимание высокую динамичность конструктоземов на ранних стадиях развития, необходимо учитывать важность фактора возраста исследуемых объектов при проведении их сравнительной функционально-экологической оценки и изучении влияния антропогенной нагрузки на их экологическое функционирование.

Влияние дозированной антропогенной нагрузки на показатели экологического функционирования конструктоземов. В научной литературе нет единого мнения о влиянии поллютантов на СМИ1(, c¡C02 и Сорг. Так, наиболее подходящим индикатором загрязнения почвы считают qC02, который в большинстве случаев тесно и положительно коррелирует с содержанием поллютантов (Yuangen, 2001; Liao, 2010). Между микробным дыханием и содержанием тяжелых металлов отмечают как четкую взаимосвязь (Castaldi, 2004; Zhang et al., 2010), так и ее отсутствие (Ohya, 1988). Содержание углерода микробной биомассы и тяжёлых металлов в почве часто мало взаимосвязаны (Wardle, 1992; van Beelen, Doelman, 1997; Papa et al., 2010).

Такое разнообразие откликов микробного сообщества на загрязнения может быть связано с не очень высокими концентрациями поллютантов в городских почвах (из-за периодической рекультивации), влиянием различных типов загрязнителей и возрастом конструктоземов. Вклад отдельных факторов, определяющих изменение состояния микробиоты в результате загрязнения тяжелыми металлами (Си, РЬ и Cd) и дизельным топливом, был изучен в результате лабораторного эксперимента.

Доминирующими факторами оказались «тип поллютанта» и «возраст загрязнения», определившие соответственно от 10 до 26% и от 6 до 24 % общей дисперсии изучаемых показателей (табл. 14).

Табл. 14. Результат многофакторного анализа (Main effect ANOVA)

Показатель Фактор ЧСС р-уровсш. R'/R'adi

Тип поллютанта 3 0.000251*

Смик Концентрация 4 0.151146 0.72/0.46

Время загрязнения 3 0.000000*

Возраст конструктозема 1 0.000233*

Тип поллютанта 3 0.000000*

МД Концентрация 4 0.001130* 0.75/0.52

Время загрязнения 3 0.000000*

Возраст конструктозема 1 0.147532

Тип поллютанта 3 0.000000*

дС02 Конце1гграция 4 0.000151* 0.64/0.35

Время загрязнения 3 0.283639 _,

Возраст конструктозема 1 0.001352*

*- значимое влияние фактора; ЧСС - число степеней свободы

Наибольшие средние значения Смик, МД и дС02 были отмечены для случаев загрязнения дизельным топливом. Все показатели реагировали на внесение нефтепродукта интенсивным ростом, при этом пик роста отмечался непосредственно после загрязнения. Это вполне объяснимо, учитывая, что дизельное топливо является не только поллютантом, но и питательным субстратом для почвенной микробиоты. Воздействие тяжелых металлов на динамику изучаемых показателей имело принципиально иной характер - резкое увеличение Смик и МД через 3 ч после внесения и устойчивое пропорциональное концентрациям поллютанта - на 36 сут. Начиная с 14 сут, отмечено увеличение значений цС02 пропорционально концентрациям. По-видимому, такую неоднозначную реакцию можно объяснить внутренним разнообразием почвенного микробного комплекса, включающего, в том числе, виды, устойчивые к воздействию тяжелых металлов (Лысак, 2010) и сообщества, находящиеся в неактивном состоянии (ОИуа е1 а1., 1988; 1пБат, 1995).

Было показано, что зрелые конструктоземы менее чувствительны к загрязнению, чем молодые, что объясняется их буферностью и более развитым и разнообразным микробным сообществом, включающим, по-видимому, большее количество толерантных видов. Наиболее объективным показателем концентрации поллютанта оказался дС02, в то время как МД более подходил для экспрессной оценки загрязнения.

Влияние морфогенетических характеристик конструктоземов на их экологическое фунщионирование изучалось на основании вегетационного опыта. Было показано значимое воздействие мощности верхнего горизонта и характера органогенного субстрата на Смик исследуемых модельных образцов -они определили соответственно 16% и 30% общей дисперсии. Наиболее значимое влияние на дС02 оказал гранулометрический состав, определивший до 48% от общей дисперсии показателя. Значимое влияние на Сорг оказали характер органогенного субстрата и гранулометрический состав, определившие соответственно 22% и 18% общей дисперсии (табл. 15). Показано, что сочетание мощности верхнего горизонта 10 см и низинного торфа в качестве субстрата создавали благоприятные условия для почвенной микробиоты. Для него характерно максимальное значение С„ик и минимальное значение ¿/С02 Максимальные значения МД и ^С02были описаны для песка на водоупоре в

качестве подстилания, что подчеркивает неблагоприятное функционально-экологическое состояние слоистых конструкций при гндроморфном режиме.

Табл.15 Результаты дисперсионного анализа (Main Effect ANOVA)

показатель факторы ЧСС р-уровень R'/R^i

мощность 2 0.013634*

Смик субстрат 2 0.000558* 0.70/0.37

гранулометрический состав 3 0.791671

мощность 2 0.057284

МД субстрат 2 0.105199 0.64/ 0/28

гранулометрический состав 3 0.020343*

мощность 2 0.003940*

qC02 субстрат 2 0.022657* 0.84/0.65

гранулометрический состав 3 0.000001*

мощность 2 0.183187

Сорг субстрат 2 0.003563* 0.69/0.37

гранулометрический состав 3 0.022663*

*-значимое влияние фактора; ЧСС - число степеней свободы

В рамках вегетационных опытов и вегетационного эксперимента показано значимое влияние морфогенетических свойств и возраста конструктоземов, а также характера и степени загрязнения на локальные особенности их экологического функционирования. Существующие рекомендации и нормативы (N 514-ПП от 27 июля 2004 г; «Правила создания...», 2002) в той или иной степени обеспечивают контроль данных критериев, однако изученные в этой главе закономерности позволяют скорректировать их, с учетом новой функционально-экологической основы.

5. Опыт функционально-экологической оценки конструктоземов Москвы и Московской области.

Принципы, показатели и подходы к оценке экологических функций конструктоземов. Оценка качества почв - одна из наиболее актуальных задач почвоведения. Большинство исследователей сходятся во мнении о требованиях, предъявляемых к показателям экологического качества почв. Показатель экологического качества почвы должен: 1) хорошо коррелировать с соответствующими экологическими функциями; 2) отражать принципиальные процессы экосистемы; 3) быть чувствительным к изменению землепользования;

4) быть понятным и полезным для потребителя (эколога, фермера, управленца);

5) измерение показателя должно быть простым и доступным по цене (Elliott, 1994; Doran et al., 2000). Рассмотрев предложенные нами показатели экологического функционирования конструктоземов с точки зрения заявленных требований, можно убедиться в том что, если СМИ|< представляется наиболее объективным показателем функции местообитания микроорганизмов, то МД и Сорг хотя и демонстрируют высокую корреляцию с соответствующими функциями, но описывают их далеко не полностью. МД, являясь доминирующим исходящим потоком углерода из почвы в атмосферу, никак не описывает входящие потоки и не всегда четко коррелирует с запасами углерода. Содержание Сорг является ключевым, но далеко не единственным элементом почвенного плодородия. Таким образом, предлагаемые показатели

подходят для описания исследуемых функций, но для их использования в частной и интегральной функционально-экологической оценке необходимо разработать ряд подходов.

Почва одновременно выполняет несколько экологических функций (Blum, 2005), поэтому для задач частной оценки к каждой из функций необходим дифференцированный подход. С другой стороны, для практических целей удобен интегральный показатель функционирования (Brown, 2003). Результаты частной и интегральной функционально-экологической оценки являются взаимодополняющими, но не взаимозаменяемыми. В этом, на наш взгляд, принципиальное отличие функционально-экологической оценки от оценки экологического качества почв. Если в последнем случае все частные оценки служат для расчета единого интегрального показателя (почвенный экологический индекс (ПЭИ) (Карманов, 1990), интегральный биологический показатель (ИБП) (Колесников,2008) , сводный показатель загрязнения (СПЗ) (Савич и др.,2003)), то при функционально-экологической оценке каждая частная функция индивидуально значима. В зависимости от практических задач (изучение биоразнообразия, глобального потепления, почвенного плодородия и т.п.) та или иная функция оказывается в приоритете.

Перенеся рассмотренные принципы на практику, мы оценили три частных экологических функции конструктоземов Москвы и Московской области (местообитание микроорганизмов, регуляция газового состава атмосферы и субстрат для растений) в сравнении с зональными эталонами, а также провели интегральную оценку их экологического функционирования как на основе экспериментального показателя с/СОо, так и в результате статистического обобщения частных оценок. Оценка проводилась отдельно для поверхностного горизонта конструктоземов (0-10см) и для нижележащих слоев (10-150 см).

Функция 1. Почва как местообитание микроорганизмов. Функция оценивалась по отклонению показателя Смж< от эталонных значений, которое было проградуировано по пятибалльной шкале (табл. 16). В среднем по региону для поверхностных горизонтов конструктоземов было показано удовлетворительное выполнение функции (2.71 балла; критические значения составили 28%). Наиболее благоприятная ситуация отмечена для г. Пущино, а самая неблагоприятная - для г. Дубны. Для промышленных зон отмечены значимо более низкие показатели оценки, чем для рекреационных и селитебных зон (см. табл. 18).

Интересная ситуация отмечена при оценке подстилающих горизонтов -оптимальное функционирование было показано в 97% случаев (см. табл. 18). Подобный результат, по-видимому, связан с феноменом «культурного слоя» (Александровский, 2000), благодаря которому профильное распределение в городских почвах Сорг значительно меняется вплоть до образования второго максимума. Соответственно, для микробиоты в подстилающих горизонтах конструктоземов складываются более благоприятные условия, чем в естественных почвах (особенно, принимая во внимание, что влияние антропогенного загрязнения с глубиной ослабевает).

Функция 2. Почва как регулятор газового состава атмосферы. Учитывая ограниченное количество доступных данных, и принимая за основу климатологическую парадигму (почва как источник/сток парниковых газов), целесообразно оценивать данную функцию на основании соотношения МД и накопления органического углерода в конструктоземе по сравнению с фоновыми аналогами. В конечном виде для оценки использовалась следующая формула

Оценка (функция 2) =-1п(МДэ/,птЪ-, где

МДК и МДЭ - микробное дыхание конструктозема и зонального эталона соответственно, ДПОУк и ПОУ, - изменение содержания почвенного органического углерода (ПОУ) в конструктоземе и в зональном эталоне соответственно, логарифмическая функция и экспонента использовались для удобства приведения полученных значений к пятибалльной шкале (см. табл. 16).

Отрицательные или нулевые значения показателя свидетельствуют о более успешном выполнении функции конструктоземом, чем эталонным аналогом. Положительные значения показывают негативное отклонение функционирования конструктозема от эталона, тем более сильное, чем большее значение принимает показатель. В качестве эталонных значений для оценки функций 1 и 2 использовались показатели зональных почв лугов (глава 3), скорректированные на основании литературных данных (см. табл. 16).

В среднем по региону для поверхностных горизонтов конструктоземов было показано неудовлетворительное выполнение данной функции (2.08 балла; 44% критических значений). Наиболее критическая ситуация отмечена для конструктоземов г. Дубна и п. Серебряные Пруды (см. табл. 18). В обоих случаях основной причиной можно считать негативные изменения ПОУ по сравнению с зональными почвами. Для подстилающих горизонтов отмечена более благоприятная ситуация (2.42 балла; 26% критических значений), что можно объяснить накоплением ПОУ в «культурных слоях» городских почв (см. табл. 18).

Функция 3. Почва как субстрат для растений. Оценка этой функции проводилась на основе комплексного агроэкологического индекса, рассчитанного с помощью программного пакета РАСКАЗ (Васенев И.И., Букреев Д.А., 1993;1998; свидетельство о регистрации №2005610897 от 14.04.2005). Однако в качестве эталонных значений были использованы не зональные почвы, как для остальных функций, а нормативы, разработанные для торфосмесей в Москве и Московской области (ПП-594 от 9.08.05), что соответствует представлению о назначении конструктоземов как почв под газонами. В качестве активных показателей рассматривались Сорг, рНксь содержание элементов питания, гранулометрический состав и мощность органогенного горизонта. Рассчитанные значения показателя функциональной оценки были проградуированы по пятибалльной шкале в соответствии с авторским руководством (см. табл. 17). В среднем по региону для поверхностных горизонтов конструктоземов было показано удовлетворительное выполнение данной функции (2.73 балла; 44%

критических значений). Наиболее благоприятное функционирование показано для п. Серебряные Пруды (более 70% оптимальных значений). Самые низкие показатели оценки отмечены для городов Дубна и Пущино. Функция выполнялась конструктоземами рекреационных зон значимо хуже, чем промышленных и селитебных. Причины этой закономерности требуют более детального изучения в дальнейшем. С глубиной успешность выполнения функции заметно снижалась и в среднем по региону была оценена как неудовлетворительная (1.62 балла; 72% критических значений). Исключение составили конструктозе-мы п. Серебряные Пруды, удовлетворительные показатели для которых объясняются исходно высоким плодородием зональных почв (см. табл. 18),

Интегральная оценка на основании показателя qC02. Микробный метаболический коэффициент - один из наиболее традиционных показателей, используемых для характеристики состояния почвы и экосистемы (Anderson and Domsch, 1985; Insam, 1989; Dilly, 2003; Liao, 2007). В рамках данной работы была показана высокая чувствительность показателя к режиму землепользования (глава 3) и интенсивности антропогенной нагрузки (глава 4).

Для задач интегральной оценки функционирования конструктоземов значения показателя сравнивались с эталонными (табл. 16), отклонения проградуированы по пятибалльной шкале (см. табл. 17). В среднем по региону функционирование поверхностных горизонтов конструктоземов было оценено как неудовлетворительное (2.79 балла; 38% критических значений). Наиболее благоприятная ситуация отмечена для г. Пущино, а наиболее низкие значения оценки - для г. Дубна. Функционирование конструктоземов промышленной зоны было значимо хуже, чем селитебной и рекреационной. С глубиной функционирование конструктоземов в целом по региону заметно ухудшается (1.84 балла; 59% критических значений) (см. табл.18).

Табл. 16. Эталонные значения Смш (мкг С/ г почвы), МД (кг С / м2 год"'),

ПОУ (%) и яС02 (мкг С-С02 мг"'Смик ч"1) для глубин 0-10 и 10-150 см

почва Смик МД ПОУ qC02

0-10 10-150 0-10 10-150 0-10 10-150 0-10 10-150

п.-подз. 700±301 65±32 0.90±0.33 0.14±0.12 6.4±1.6 1.9±0.4 1.13±0.64 1.85±1.92

д.-подз. 450±64 95±35 0.70±0.27 0.26±0.18 2.9±0.9 2.3±0.2 1.36±0.57 2.42±1.91

с. лесные 250±74 100±13 0.40±0.09 0.18±0.06 3.2±0.7 1.3±0.1 1.4±0.52 1.60±0,54

черн. выщ. 800±46 85±41 1.00±0.26 0.21±0.08 10.1±2.9 2.5±0.6 1.1±0.29 2.12=Н.31

Интегральная оценка на основании обобщающего индекса. В качестве обобщающего индекса было использовано среднее гармоническое значение частных оценок, так как было показано, что оно имеет меньшее значение и большую чувствительность к индивидуальным изменениям, чем среднее арифметическое и геометрическое. В среднем по региону функционирование поверхностных горизонтов конструктоземов было оценено как неудовлетворительное (2.05 балла; 34% критических значений). Наихудшее функционирование было показано для конструктоземов г. Дубна, наилучшее -для городов Москва и Воскресенск (см. табл.18; рис. 6). Для подстилающих горизонтов конструктоземов общее функционирование в среднем по региону

также оценено как неудовлетворительное (2.14 балла; 26% критических значений), при этом пространственное разнообразие с глубиной уменьшается.

Табл.17. Пятибалльная шкала функционально-экологических оценок на

основании отклонения от эталона для функций 1,2 и ИнтчС02* (%) или значения комплексного агроэкологического индекса (для функции 3).

Функция 1 Функция 2 Функция 3 ИНТ,С02 оценка балл

>95 <105 0.96-1.00 >95 оптимальное 5

80-94 105-120 0.75-0.96 80-94 хорошее 4

60-79 121-140 0.50-0.75 60-79 удовлетворительное 3

30-59 141-170 0.25-0.50 30-59 «удовлетворительное 2

<29 >171 0.00-0.25 <29 критическое 1

"-интегральная оценка на основе qC02

Сопоставление результатов функционально-экологической оценки с почвенным экологическим индексом (ПЭИ). Для того чтобы оценить объективность результатов, а также проиллюстрировать новизну полученной информации, результаты функционально-экологической оценки были сопоставлены с ПЭИ, рассчитанным на основании региональных стандартных величин и поправочных коэффициентов (Савич, 2003). Отмечена значимая корреляции ПЭИ с частной оценкой функций 2 и 3 (г= 0.39 и 0.54 соответственно), а также интегральной оценкой на основе расчетного индекса (г= 0.51) . Таким образом, было показано, что ПЭИ и интегральная оценка на основе расчетного индекса не противоречат друг другу, в тоже время расчетный индекс несет дополнительную функционально-экологическую информацию и лучше коррелирует с частными оценками функций, чем ПЭИ, сфокусированный в первую очередь на функции продуктивности.

Табл. 18 Результаты функционально-экологической оценки поверхностных/ подстилающих горизонтов конструктоземов Москвы и области

Населенный пункт Функциональная зона Ф.1 Ф.2 Ф.З Интчсо2 ИнТрасч ПЭИ

Дубна промышленная 1.0/5.0 1.0/1.3 2.3/1.0 1.33/1.33 1.33/1.50 81/62

селитебная 1.7/5.0 1.0/2.3 1.0/1.0 2.33/2.00 2.00/1.83 83/67

рекреационная 1.0/5.0 1.0/2.0 1.0/1.0 1.66/2.00 1.00/1.76 70/51

Москва промышленная 2.4/4.6 3.6/2.7 3.8/2.3 2.45/2.44 2.67/2.61 123/93

селитебная 2.4/5.0 2.1/2.1 2.2/1.2 3.56/2.33 2.11/1.84 116/90

рекреационная 3.8/5.0 2.9/1.7 1.9/1.2 3.89/2.44 2.22/1.77 92/63

Воскресенск промышленная 1.0/3.7 2.0/2.3 1.7/1.7 1.33/1.33 1.28/1.83 98/82

селитебная 3.3/5.0 4.3/3.0 4.7/2.7 1.67/2.33 4.05/3.17 134/93

рекреационная 3.0/5.0 4.3/2.3 4.3/1.0 2.33/2.00 2.82/1.63 117/93

Пущино промышленная 5.0/5.0 1.0/5.0 1.0/1.0 5.00/1.00 1.00/2.14 97/98

селитебная 5.0/5.0 2.7/4.0 2.3/1.0 3.33/1.00 2.30/2.06 119/83

рекреационная 5.0/5.0 1.7/3.0 2.0/1.0 5.00/1.00 2.00/1.93 104/76

Серебряные Пруды промышленная 1.3/5.0 1.0/3.0 5.0/3.0 1.33/1.33 1.50/3.28 125/73

селитебная 2.7/5.0 1.0/2.0 5.0/2.3 2.33/1.00 1.87/2.52 112/50

рекреационная 2.0/5.0 1.0/3.0 3.7/3.0 2.67/1.00 1.58/3.42 106/70

Ф.1, Ф.2 и Ф.З- частные оценки функций 1,2 и 3; Интчсо2 и Интрас, - интегральные оценки на основе цСОг и расчетного индекса соответственно; ПЭИ - почвенный экологический индекс

Дубна

IV \

7 ......,/"-

> "1 \..... 1

\ ^

оптимальное 5

хорошее 4 в

удовлетворительное 3

неудовлетворительное 2

критическое 1 Я

■я

Москва ,

Л 4 ' Воскресенск

'У

Пущи но '

Серебряные Пруды

для региона в целом

Рис.7 Результаты интегральной оценки экологического функционирования конструктоземов на основе расчетного индекса (для слоя 0-10см).

Полученные результаты можно интерпретировать и как свидетельство неблагоприятного функционально-экологического качества конструктоземов Москвы и Московской области, и как подтверждение разнонаправленное™ функций, выполняемых конструктоземами. Только для г. Дубна показаны критические значения для всех частных и интегральных оценок, в то время для других населенных пунктов критические показатели одной функции зачастую сочетались с оптимальными значениями другой.

Таким образом, интерпретация результатов интегральной функциональной оценки без учета частных оценок может привести не только к значительной недооценке, но и к потере важной информации. В работе показана высокая эколого-функциональная значимость подстилающих горизонтов конструктоземов. Большинство санитарно-экологических нормативов разработано для поверхностного слоя (0-10 см) и не учитывают разнообразие свойств нижележащих горизонтов. В рамках проведенных исследований было показано, что по выполнению ряда экологических функций подстилающие горизонты не уступают поверхностным, а иногда и превосходят их.

Функционально-экологический подход максимально опирается на существующие методы и доступные данные, но при этом дает возможность по-новому интерпретировать их. Реальный объем потенциально доступной инфор-

мации о функциях городских почв очень велик. Он гораздо больше, чем тот, что на данный момент используется в практике экологической оценки и нормирования. Внедрение предлагаемых принципов функционально-экологической оценки позволяет не только получить доступ к этой информации, но и рационально использовать ее.

ВЫВОДЫ

1.Конструктоземы - важный компонент урбоэкосистем, для которого характерны очень высокая неоднородность и значимые отличия от зональных почв по основным микробиологическим, химическим и морфогенетическим показателям. Микробная биомасса (Смик) и микробное дыхание (МД) конструктоземов исследуемого региона на 40-50% меньше, а содержание Сорг -на 20-30% больше, чем в естественных почвах. Для конструктоземов отмечена более щелочная реакция среды, большее содержание элементов питания, более высокий уровень загрязнения тяжёлыми металлами (Си, РЬ, 2п), более легкий гранулометрический состав и меньшая мощность органогенного горизонта.

2.Основными факторами, определившими региональное разнообразие Смик, МД, дС02 и Сорг конструктоземов Москвы и Московской области, были «зональность», «землепользование» и «глубина». Максимальные значения СМШ1 и МД показаны для зоны серых лесных почв, наибольшее содержание Сорг-для подзоны выщелоченных черноземов. Отмечено, что по мере уменьшения антропогенной нагрузки Смик и МД увеличивались, а 4СО2 уменьшался как для конструктоземов, так и для зональных почв.

3.Краткосрочная динамика показателей экологического функционирования модельных конструктоземов характеризуется стадиями стрессового состояния, адаптации к внешним условиям и постепенной стабилизацией микробной биомассы. В тоже время за два года функционирования отмечена минерализация органического вещества конструктозема на 20-30%.

4. Техногенные изменение Смик, МД и дС02 в результате загрязнения определялось факторами «тип поллютанта», «срок загрязнения» и «возраст конструктозема». Показатель ?С02 проявил наибольшую чувствительность к концентрации поллютанта. Показано, что мощность и состав органогенного горизонта, а также гранулометрический состав подстилания - доминирующие физико-морфологические факторы, повлиявшие на экологические функции конструктоземов (И2 до 0.9).

5. Проведенные исследования показали высокую информативность частной оценки трех экологических функций конструктоземов: местообитания микроорганизмов, регуляции газового состава атмосферы и субстрата для растений, а также интегральной оценке на основе показателя цС02 и расчетного индекса. Показано неудовлетворительное функционирование конструктоземов в целом по региону (2.11 балла; 34% критических значений - для поверхностных горизонтов и 2.22 балла; 20% критических значений - для подстилающих). Наименее благоприятная ситуация отмечена для г. Дубна -критические значения для всех частных функций.

6. Показана высокая эколого-функциональная значимость нижних горизонтов конструктоземов, которые по выполнению ряда экологических

функций не уступали поверхностным, а иногда и превосходили их. Отмечена высокая корреляция результатов интегральной оценки на основе расчетного индекса с ПЭИ. В тоже время установлено, что расчетный индекс несет дополнительную функционально-экологическую информацию и лучше коррелирует с частными оценками функций, каждая из которых индивидуально значима.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Васенев В.И., Ананьева Н.Д., Макаров О.А. «Особенности экологического функционирования конструктоземов в различных биоклиматических зонах Московской области»// Почвоведение. 2012. №2 (принято в печать).

2. Васенев В.И., Прокофьева Т.В., Макаров О.А. «Разработка подхода к сравнительной оценке запасов почвенного органического углерода мегаполиса и малого населенного пункта»// Почвоведение. 2012 (принято в печать).

3. Васенев В.И. «Агрохимические и микробиологические особенности конструктоземов Москвы и Московской области» // Агрохимический вестник. 2011. №4: С. 37-40.

4. Vasenev V.I., Stoorvogel J.J., Vasenev I.I. "Spatial variability of carbon stocks in urban, agricultural and natural areas of Moscow region" // Catena. 2011 (in press)

Тезисы

5. Vasenev V.I., Makarov O.A. "Approach for functional-ecological assessment of urban constructed soils" // Abstract to the 6th International Congress of the European Society for Soil Conservation "Innovative Strategies and Policies for Soil Conservation" (Салоники, 2011).

6. Vasenev V.I., Stoorvogel J.J., Vasenev I.I. "Driving factors behind spatial variability of soil carbon stocks in urban and non-urban areas of Moscow region" // 6th International Conference of the Urban Soils Working Group, SUITMA, of the International Union of Soil Sciences (Марракеш, 2011)

7. Васенев В.И. «Сравнительная оценка запасов почвенного органического углерода (ПОУ) мегаполиса и малого населённого пункта на примере города Москва и посёлка городского типа Серебряные Пруды (Московская область)» // Тезисы всероссийская научная конференция) «Почвы в условиях природных и антропогенных стрессов» (Санкт-Петербург, 2011).

8. Васенев В.И., Ананьева Н.Д., Макаров О.А. «Особенности экологического функционирования конструктоземов в различных биоклиматических зонах Москвы и области» // Тезисы международной конференции «Ресурсный потенциал почв - основа продовольственной и экологической безопасности России» (Санкт-Петербург, 2011)

Подписано в печать:

07.10.2011

Заказ № 6026 Тираж -150 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Васенев, Вячеслав Иванович

Введение

Глава 1. Особенности оценки экологического функционирования конструктоземов.

1.1. Теоретические основы функционально-экологической оценки 8 почв: учение об экологических функциях и концепция экосистемных сервисов.

1.1.1. Качество почвы —эволюция понятия и развитие функционально- 8 экологической концепции

1.1.2. Экологические функции почв

1.1.3. Концепция экосистемных сервисов

1.2. Конструктоземы как ключевой элемент урбоэкосистем.

1.2.1. Урбанизация — принципиальная тенденция изменения современного 21 землепользования.

1.2 2.Городские почвы - ключевой элемент урбоэкосистем.

1.2.3. Конструктоземы — специфические городские почвы и основной 28 объект изучений почвенного покрова городов.

1.3. Экологические функции конструктоземов, подходы к их 33 изучению и оценке.

1.3.1. Опыт локальной оценки функционирования конструктоземов.

1.3.2. Ключевые экологические функции конструктоземов как объект 36 исследования

1.3.3. Использование параметров микробного дыхания и углеродных 39 пулов для функционально-экологической оценки конструктоземов.

Глава 2. Объекты и методы исследований

2.1. Природно-географическая характеристика Московской области, 42 особенности условий образования и функционирования почв в урбоэкосистемах.

2.1.1. Аналнз естественных почвообразующих факторов

2 1.2. Влияние антропогенных факторов на почвенный покров Москвы и 44 Московской области

2.1.3 Объекты исследования стратегия пробоотбора

2.2. Методы исследования

Глава 3. Экологическое функционирование 52 конструктоземов Москвы и Московской области

3.1. Пространственное разнообразие физических, химических и 52 биологических свойств конструктоземов

3.2. Сравнение показателей функционирования конструктоземов с 58< фоновыми аналогами

3.3. Влияние природной зональности на показатели 62 функционирования конструктоземов

3.4. Влияние землепользования на экологическое 65 функционирование конструктоземов

3.5. Анализ основных факторов с применением многофакторного дисперсионного анализа (Factorial ANOVA).

Глава 4. Изучение локальных особенностей экологического 75 функционирования конструктоземов на основе лабораторного эксперимента и вегетационных опытов 4.1. Краткосрочная динамика показателей экологического функционирования конструктоземов (на примере вегетационного опыта).

4.2 Влияние поллютантов (тяжёлые металлы, дизельное топливо) на 80 экологическое функционирование конструктоземов (на основе лабораторного эксперимента)

4.3. Влияние морфогенетических характеристик конструктоземов на 94 их экологическое функционирование (на основе вегетационного опыта).

Глава 5. Опыт функционально-экологической оценки конструктоземов Москвы и Московской области.

5.1. Принципы функционально-экологической оценки.

5.2. Результаты индивидуальной функционально-экологической 106 оценки конструктоземов.

5.3. Результаты интегральной функционально-экологической 119 оценки конструктоземов.

5.4. Сопоставление предлагаемых подходов с существующими 122 методами интегральной оценки экологического качества почв.

5.5. Интерпретация результатов функционально-экологической 126 оценки конструктоземов Московской области

Введение Диссертация по биологии, на тему "Анализ микробного дыхания и углеродных пулов при функционально-экологической оценке конструктоземов Москвы и Московской области"

Актуальность темы. Урбанизация — одна из основных тенденций изменения современного землепользования (Стифеев, 2005; Сюняев, 2008; Svirejeva-Hopkins et al., 2004). В процессе урбанизации происходят фундаментальные трансформации растительного и почвенного покрова, потоков веществ и энергии, а ее результатом становится формирование урбоэкосистем, принципиально отличающихся от естественных (Lorenz et. al, 2003; Яшин, 2010; Pickett et al., 2011). Ключевым элементом урбоэкосистем являются городские почвы, различающиеся по степени «запечатанности», загрязненности, физическим и морфологическим свойствам (Герасимова и др., 2003; Poyat et al., 2006). Значительную долю городских почв составляют конструктоземы — искусственно созданные, слоистые почвы, широко распространенные под газонами (Строганова и др., 1997; Milesi et al., 2005). Несмотря на то, что конструктоземы могут занимать до 5-10% почвенного покрова урбанизированных регионов (Allarie et al., 2008), особенности их экологического функционирования остаются фактически неизученными.

Для последних десятилетий характерно растущее понимание экологической роли почвы в биосфере (Blum, 2005), оформившееся в виде учения об экологических функциях почв (Добровольский, Никитин, 1990; Апарин и др., 2008) и концепции экосистемных сервисов (Costanza et al, 1997; МЕА, 2005; TEEB, 2010). Основной сложностью практической реализации этих представлений становится дефицит знаний о механизмах, критериях и показателях оценки экологических функций почв. При поиске таковых целесообразно обратиться к микробиологическим показателям (Ananyeva et al., 2008; Сусьян и др., 2009) и характеристикам углеродных пулов в почвах (Post, Kwon, 2000; Zhou et al., 2007; Курганова, JTonec де Гереню, 2010), которые традиционно используются для оценки экологического качества почв (Nortcliff, 2002; Ritz et al., 2009). На данный момент ощущается дефицит подобной информации для урбанизированных почв. В тоже время, доминирующая роль урбоэкосистем в Московском регионе (Москва и Московская область) подчеркивает повышенную 4 актуальность исследования и оценки экологического функционирования констру ктоземов.

4. В рамках вегетационного опыта и лабораторного эксперимента изучить влияние морфогенетических параметров и дозированной антропогенной нагрузки на экологическое функционирование конструктоземов.

5. Систематизировать существующие подходы для качественной и количественной оценки трех частных экологических функций' конструктоземов и интегральной оценки их экологического функционирования.

Научная новизна

Изучены ключевые характеристики углеродного баланса городских почв и его микробной составляющей - почвенный органический углерод (Сорг), углерод микробной биомассы (Смик), микробное дыхание (МД) и почвенный метаболический коэффициент (</С02) для представительного ряда конструктоземов Москвы и области. Описаны закономерности пространственной динамики этих показателей в масштабах региона и изучены определившие ее факторы: природная зональность, функциональное использование и глубина отбора проб. Показано значимое отличие конструктоземов от зональных почв по ряду морфогенетических, химических и микробиологических параметров, включая показатели функционирования.

Изучена кратковременная динамика показателей Смик, Сорг, МД и г/ССЬ модельных конструктоземов. Показана стабилизация микробной биомассы конструктоземов после" двух лет развития. В рамках вегетационного опыта изучены локальные особенности функционирования конструктоземов с контрастными морфогенетическими характеристиками. В рамках лабораторного эксперимента описано воздействие различных концентраций и типов поллютантов, а также сроков загрязнения на экологические функции конструктоземов разного возраста, выявлена различная чувствительность изучаемых показателей к загрязнению.

Практическая значимость

Собраны представительные данные по микробному дыханию и углеродным пулам конструктоземов Москвы и Московской области. Изучены их региональные закономерности и локальные особенности. Данная информация -ключевой элемент анализа и картирования пространственно-временной динамики накопления Сорг, и эмиссии углекислого газа (ССЬ) городскими почвами, необходимый для оценки и моделирования роли почвенного покрова региона в глобальном изменении климата.

Публикации. По результатам исследований опубликовано печати 8 работ, из них 3 — в изданиях, рекомендованных ВАК, 1 — в международном реферируемом журнале.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследования, результатов экспериментов, выводов и списка литературы. Материалы диссертации изложены на 147 страницах текста, содержат 44 рисунок и 42 таблиц. Список литературы включает 176 источников, в том числе 114 на иностранном языке.

Информация о работе

Васенев, Вячеслав Иванович
кандидата биологических наук
Москва, 2011
ВАК 03.02.13

Диссертация

Анализ микробного дыхания и углеродных пулов при функционально-экологической оценке конструктоземов Москвы и Московской области - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Анализ микробного дыхания и углеродных пулов при функционально-экологической оценке конструктоземов Москвы и Московской области - тема автореферата по биологии, скачайте бесплатно автореферат диссертации

Похожие работы