Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ ПОЧВ «ЛЕСНОЙ ОПЫТНОЙ ДАЧИ МСХА» К АНТРОПОГЕННЫМ НАГРУЗКАМ

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ ПОЧВ «ЛЕСНОЙ ОПЫТНОЙ ДАЧИ МСХА» К АНТРОПОГЕННЫМ НАГРУЗКАМ"

Л -ъш-f

На правах рукописи

САЗОНОВ Сергей Леонвдович

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ ПОЧВ «ЛЕСНОЙ ОПЫТНОЙ ДАЧИ МСХА» К антропогенным НАГРУЗКАМ

Специальность 03.00.27 - почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва —2000

Диссертационная работа выполнена на кафедре почвоведения МСХА Научные руководители: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Савнч В И, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Пучовский А В

Официальные оппоненты: доктор биологических наук профессор Яшин И М, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Кузнецов А В Ведущая организация - Почвенный институт им В В Докучаева

Защита диссертации состоится 18 декабря 2000 г в 14 30 час на заседании Диссертационного совета Д120 35 02 в Московской сельскохозяйственной академии им К А Тимирязева

Адрес 127550 Москва ул Тимирязевская, 49 С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ МСХА Автореферат разослан ¡ Ъ ноября 2000 г

диссертационного совета

Ученый секретарь

кандидат оиологических на>к

Говорина В В

Общая характеристика работы Актуальность исследований. Оценка устойчивости почв лесопарковой зоны мегаполисов к антропогенным стрессам представляет несомненный теоретический и практический интерес. Постоянное возрастание протонной нагрузки, степени рекреационных воздействий, подтопление территории и загрязнение мусором, водными и воздушными токсикантами приводит к снижению биопродуктивности угодий. Это сопровождается как усиливающейся деградацией почв, так и уменьшением поступления в атмосферу кислорода, загрязнением водоемов и грунтовых вод. В конечном итоге, развивающиеся процессы снижают фитоса!гитарную роль лесопарковых угодий, что приводит к уменьшению производительности труда, увеличению заболеваемости людей, уменьшению продолжительности жизни. Таким образом, деградациокные процессы почвенного и растительного покрова лесопарковой зоны городов приводят для общества к большим экономическим потерям. Поиск путей предотвращения этих процессов актуален не только с почвен-но-экологической, но и с экономической точки зрения.

Цель и задачи исследование. Целью исследования являлась разработка принципов и методов комплексной оценки экологической устойчивости почв лесопаркового пояса к антропогенным нагрузкам. Для выполнения поставленной цели . решались следующие задачи: 1) оценка устойчивости дерново-подзолистых почв разной степени задернованности, оподэоленности и глееватости, торфяно-перегнойно-глеевых почв к кислотным дождям; 2) оценка устойчивости изучаемых - почв к развитию оглеения; 3) оценка изменений свойств исследуемых почв под шшянием избыточного уплотнения; 4) оценка изменений состояния в почвах соединений поливалентных катионов при загрязнении среды тяжелыми металлами; 5) разработка экспрессных методов анализа степени деградации системы почва-растение под влиянием антропогенных стрессов; 6) оценка устойчивости почв Лесной опытной дачи МСХА к деградации под влиянием суммарного воздействия различных антропогенных стрессов.

Научная новизна. В работе доказывается, что устойчивость почв к антро-

погенному воздействию опрецилльЯр ycioi^uigpTbio к воздействию всех компо-

НАУННАЯ БИБЛИОТЕКА Моск. со.г.э. 'о . лсадамии им. К. Ai "ijMHpr.^eoj

Инв. Najtfb;

нентов экологической системы (рельефа, растительности, биоты, пород). Устойчивость к разным антропогенным воздействиям (уплотнению, затоплению, кислотным осадкам, загрязнению) проявляется у разных почв и у одной почвы в разных интервалах воздействия а неодинаковой степени. Эффект воздействия химических компонентов на почву зависит не только от их валового содержания, а также активности, содержания положительно и отрицательно заряженных соединений, протекающих реакций конкурирующего комплексообразования.

Показано, что уровень деградации почв может идентифицироваться по уменьшению их комплексообразующей способности, биологической активности почвенного раствора. Показана возможность использования экспрессных полярографических методов анализа уровня загрязнения почв тяжелыми металлами. Показана перспективность использования для экспрессной оценки сорбпионных свойств почв поглощения почвами Аэ, ЯЬ, оцениваемого методом рентген офлуо-ресцентного анализа. Для опенки степени загрязнения растений тяжелыми металлами и поиска путей оптимизации обстановки предлагается использование систем обратной связи — злектрофоретическое введение токсикантов или регуляторов в растения - идентификация ответной реакции растений.

Практическая значимость. Полученные материалы позволяют прогнозировать изменение почвенного покрова Лесной опытной дачи МСХА под влиянием кислотных дождей, вытаптывания, затопления, загрязнения тяжелыми металлами. Разработанные принципы подхода и методики рекомендуются к апробации в системе почвекно-экологической службы

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на научной конференции молодых ученых в Пензенском с'х институте на научной конференции «Геохимическая экология и биогеохимическое изучение таксонов биосферы», Горно-Алтайск, 2000, на факультете почвоведения, агрохимии и эколо-I ни Московской с/х академии им К А-Тимирязева, 2000 г

Публикация. По теме диссертационной работы опубликованы 2 статьи и 2 Находятся в печати

Объем работы. Диссертация изложена на^Д? стр. машинописного текста, содержит таблиц, ^^графиков и рисунков. Список использованной литературы включает*?наименований, в том числе на иностранных языках.

Объекты исследования Объектом исследования выбраны почвы таежно-лесной зоны, южно-таежной подзоны, среднерусской провинции дерново-подзолистых почв. Изучение проведено на 25 разрезах Лесной опытной дачи МСХА, представленных дерново-подзолисгыми почвами разной степени задернованности, оподзаленности и глеева-тости, легко и среднесуглинистого гранулометрического состава, а также торфяно-перегнойно-глеевыми почвами пониженных элементов рельефа. Анализ почвенного покрова проводился с учетом почвенной карты, составленной Гречиным И.П.

По данным Гречина И.П. (1957) рН(КС1) дерново-среднелодзолистых почв ЛОД колебалось от 3,5 до 4,0 при сумме поглощенных оснований от 1,2 до 7,8 мг-экв/100 г. Гидролитическая кислотность составляла от 3 до 16 мг-жв/100 г при содержании подвижного А1 от 11 до 25 мг/100 г почвы. В дерново-слабоподзолистых почвах рН(КС1) доходило до 4,0-4,5; в сильно подзолистых до 3,8.

Следует отметить, что с момента составления почвенной карты Гречиным И.П. (1954) произошли существенные изменения в степени загрязнения почв (она увеличилась), в степени переувлажнения (наблюдается увеличение степени гидроморф носги). В связи с развитием города Москвы отмечается и увеличение среднегодовой и среднемесячной температуры. В то же время для условий города отмечается увеличение количества выпадающих осадков и уменьшение солнечной радиации. Указанные причины привели как к изменению растительного покрова, так и свойств почв. В основном, отмечается усиление степени гидро.морфизма, уменьшение проективного покрытия древостоем и травянистым покровом, увеличение уплотнения, угнетение древостоя.

Выпадение кислотных осадков компенсируется ослаблением подзолообразо-вательвого процесса, в связи с загрязнением почв тяжелыми металлами, аэральным привносом кальция и магния, засолением почв вблизи дорог, и за счет выпадения двойных пород, неустойчивых к загрязнению. В связи с указанными причинами, за

прошедший с 1954 года промежуток времеии существенного подкисления почв не произошло В 1988 году, по данным Мосиной Л В и Грачевой НМ рН(КС1) в почвах I и 3 кварталов ЛОД составляло также от 3,6 до 4,4 при содержании подвижного А1 от 0,5 до 3 мг-экв/100 г почвы По полученным нами данным, в 1999 году на значительных плошадях рН(КС1) доходило до 5,0 (изменяясь под различными насаждениями и на отдельных почвах)

Взаимосвязи в системе почва-растение изучены на пробных площадках ЛОД на 100 летних посадках лиственницы, а также пол древостоем сосны, дуба, березы Гранулометрический состав, физико-химические и агрохимические свойства исследуемых почв соответствуют типичным показателям для рассматриваемых почв данного региона. Валовой состав исследуемых почв приведен в таблице №1

Таблица 1

_Валовое содержание элементов в исследуемых почвах (п=140)_

Почвы : гп : N1 ЯЬ : Мп : Ие, %

: м г / к г

легко суглинистые и супесчаные на песке

а, 58,0±1,8 22,1 ±0,7 77,6±1,4 943Д±71,7 1,4±0,03

а2 34,1 ±1,5 17,4±0,7 69,9±1,7 473.1±96.8 1,2±0,05

В 37,8±2,2 28,5x1,8 70,3±2,1 473,9±77,0 2,0±0,08

легко суглинистые на суглинке

а, 58,4±4,3 23,9±2,2 76,0±2,1 855,5±152,9 1,5±0,1

а2 37,1±2,1 18,4±0,8 76,1 ±2,2 421,3x48,0 1,2±0,1

В 43,9±1,0 29,4±1,3 80,9±2,0 348,1±21,3 2,0±0,1

среднесуглннистые на суглинке

а, 58,8±8,3 22,6±2,1 77,8±2,7 1011,3x55,0 1,4±0,1

а2 3б,5±3,9 15,7±1,1 65,9±4,0 401,2x143,2 !,3±0,1

В 40,5x1,1 30,6x1,9 71,7±3,0 377,4±56,2 2,2x0,1

Содержание свинца в почвах 4 квартала составило в горизонтах А,, А: и В соответственно 5б,2±9,2 мг/кг, 16,1 ±3,1 и 17,9±4,6, содержание кобальта соответственно 23.4±5,8, 22,2±7,2 и 39,9±6,1, содержание хрома соответственно 14,1±4,5, 3.7x1,0 и 4,9±2,8 мг/кг.

Участки Лесной опытной дачи испытывают существенное антропогенное

влияние как в целом города Москвы и региона, так и загрязнения вблизи дорог и многочисленных свалок по краям лесного массива, избыточного уплотнения, а на отдельных участках подкисления и развития анаэробиозиса При этом степень проявления деградации почв и растительного покрова на отдельных территориях ЛОД

неодинакова. Как указывает Грачева Н.М. (1992), за последние 80-90 лет содержание свинца в мг/кг изменилось в центре квартала 6, в 30 м от магистрали квартала 14 и в 10 м от автомагистрали квартала 10 соответственно от 6 до 62, от 6 до 104 и от б до 139 мг/кг. Содержание кадмия изменилось по этим же вариантам от 0,04 до 0,42; от 0,04 до 0,75 и от 0,04 до 0,65 мг/кг. Содержание цинка по этим же вариантам изменилось от 11,5 до 45,5; от 11,5 до 153 и от 11,5 до 211 mi/кг. По данным Гребенниковой В.В. (1997), содержание Ni, Со, Си, Cd не увеличилось с 1910 года, а содержание РЬ возросло с 19 мг/кг до 22 в 1952 году и 28 в 1992 году. (Однако, указанные изменения должны быть подтверждены с использованием статистических методов обработки).

№ отдельных участках территории ЛОД отмечается избыточное уплотнение до 1,3-1,4 г/см3, а на тропинках до 2,0 г/см3. Загрязнение почв и их переуплотнение привели к существенному снижению биологической активности почв, к перемещению бактерий в менее плотные и загрязненные нижние слои гумусового горизонта, к уменьшению численности и видового состава микроорганизмов, к возрастанию спорообразуюших бактерий (Грачева Н.М., 1992; Переверзе-ва AJL, Кузнецов Е.В., 1985; Мосина JIB., 1984,88).

Методика исследования В работе проведены полевые исследования, поставлены модельные опыты, выполнены анализы почв, растений и вод по традиционным и оригинальным разработанным методикам. В полевых условиях уточнена геологическая, гидролитическая и геоморфологическая ситуация на объекте исследования. На пробных площадках изучено состояние почв и растительности; взяты пробы различных горизонтов почв, корней, стеблей и листьев растений, вод. Проведены полевые исследования с использованием методов химической автографии на основе электролиза и ионитовых мембран; определения параметров состояния растений.

В модельных экспериментах оценена устойчивость различных почв к затоплению, к подкислению, к воздействию тяжелых металлов, к переуплотнению.

Оценены сорбционные свойства корневых систем растений, по отношению к токсикантам.

В лабораторных условиях определены валовой состав почв, минералогический состав почв, содержание в почвах подвижных форм элементов питания и токсикантов. Определен фракционный состав тяжелых металлов на основе конкурирующего комплексообразования Изучено содержание положительно и отрицательно заряженных соединений ионов в почвах, корнях, стеблях и листьях. Оценено содержание функциональных групп органических соединений почв, комллексо-образующая способность почвенного раствора

В работе использованы современные методы анализа: рентгеносгруктурный анализ, дериватография, инфракрасная спектроскопия, рентгенофлуоресцентный анализ, полярография; система ионселеюгивных электродов, система методов химической автографии почв и растений на основе электролиза и ионитовых мембран, метод конкурирующего комплексообразования; определение загрязнения почв на основе систем обратной связи по активности хлоропластов Изучены кривые водоудерживающей способности почв разной степени переуплотнения. Все данные обработаны методами вариационной статистики. Принятый уровень вероятности р=0,95.

Экспериментальная часть

При проведении комплексной оценки устойчивости почв и растений ЛОД к антропогенным стрессам оценивалось их изменение под влиянием кислотных дождей, уплотнения, развития оглеения, загрязнения тяжелыми металлами. Показано, что устойчивость почв к деградации под влиянием антропогенных стрессов зависит от устойчивости к деградации под влиянием рассматриваемых стрессов всех компонентов рассматриваемой экологической системы. Для почв ЛОД это, в первую очередь, растительный покров, рельеф, грунтовые воды и поч во образующие породы. Наиболее наглядно это проявляется при анализе системы почва-растение Де-• радация напочвенного покрова приводит к деградации почв ЛОД и наоборот.

В работе установлено, что устойчивость почв к деградации под влиянием ан-оопогенных факторов неодинакова, в зависимости от вида внешнего воздействия,

свойств, процессов и режимов почв, фазы развития почв и степени развития деградации под влиянием рассматриваемого фактора, от влияния на почву других факторов внешней среды, от интенсивности и продолжительности воздействия фактора деградации.

Устойчивость дерново-подзолистых и торфяно-перегнойио-глсевых почв к протонной нагрузке

Для оценки устойчивости почв ЛОД к вьтадению кислотных дождей сравнивались свойства почв в настоящий момент, в 1953 г. и в 1984 г.; проводилась оценка устойчивости почв к протонной нагрузке поданным потенциометрического титрования почв 0,1н HCl; по данным модельных опытов при промывании образцов почв ненарушенного сложения 0,01н HCl; 100; 300; 500 мл и затем 0,1н HCl -150 мл. В таблице №2 приведена буферность исследуемых почв в кислотном интервале.

Таблица 2

Буферность исследуемых почв к протонной нагрузке по данным

_модельных опытов_

Почва, горизонт: Необходимо добавить мг-экв Н7100 г почв для сдвига pH до величины ___

: 5,5 : 4,0 : 3,0 : 2,4

ДП2 At <1 5-50 5-50 100

AjB < 1 <1 5-50 100

ТПг Авт >5 <50 100 > 100

Bg >5 «50 50-100 >100

Как видно из представленных данных, буферность к протонной нагрузке выше у торфяно-перегнойно-глеевых почв, по сравнению с дерново-подзолистыми, и у верхних горизонтов, по сравнению с нижними. При этом буферность в резных интервалах рН неодинакова, в связи с разной долей и емкостью карбонатной, силикатной, катионообменной, алюминиевой и железной буферных систем.

При количестве осадков 600 мм в год и рН осадков 4,0 подкисление почв до рН=5,5 (при работе силикатной и катионообменной буферных систем) возникает Через 50 лет в дерново-подзолистых почвах и через 250 лет в торфяно-перегнойно-Елеевых почвах. Очевидно, что воздействие на минеральную часть почвы ионов Н* уависит от их активности и состава кислых продуктов. Воздействие на почву про-

тонированных лигандов комплексообразоваталей, водорастворимых органических веществ почв значительно сильнее, чем воздействие на твердую фазу минеральных кислот.

Очевидно, необходимо различать воздействие на почву кислотных осадков и ионов Н\ образующихся в почве (в результате разложения; опала растений, ферментативной и микробиологической активности, протекания ряда физико-химических процессов). Протонированные органические лиганды поступают в почву и из стекающих с растительного покрова осадков, при выделении Н* корнями растений. При этом ионы водорода, поступающие в почву с осадками, являются первопричиной последующих изменений кислотно-основного состояния почв. В данном случае разрушающее действие на почву обусловлено не только рН субстрата (рК, его функциональных групп), но и его к омплексо образующей способности по отношению к Ме1* и Ме3*, эффективными константами устойчивости образующихся комплексов. В связи с указанным, расчет устойчивости почв к кислотным осадкам только по наличию в них иона водорода в достаточной степени условен.

В то же время неблагоприятные в экологическом отношении значения рН могут появляться значительно раньше Они обусловлены нижним пределом рН, приемлемым для растений, биоты, значениями рН, вызывающими появление в почве токсичных концентраций алюминия, марганца, свинца, кадмия и т д С практической точки зрения, важно знать не только возможность изменения под влиянием кислотных осадков значений рН, но и изменение подвижности при этом поливалентных катионов. Полученные нами данные приведены в таблице 3.

Таблица 3

Изменение подвижности катионов в почвах ЛОД при высокой протонной

нагрузке (вытяжка 0,1 н КС1, мг/л)

Почвы . рН : Мп : 7л Ре ; Мв Си

ТПГ 6,0-7,0 6,4±1,8 1,6±0,2 0,7±0,1 18,9±1,8 0ДЗ±0,01

2.0-3,0 14,2±3,1 7,4 ±2,0 61,6±18,8 17,7±1,3 0,6±0,1

ДПг 6,0-7,0 8,0±1,9 0,9±0,1 0,7±0,3 9,5±1,0 0,13±0,03

2,0-3,0 20,9±0,4 4,7±2,0 26,1±3,8 12,4±4,1 0,7±0,1

По полученным данным, при подкислении почв подвижность в них Мп, 2м, Ре, Си, РЬ, Сс1 значительно возрастает Однако, степень увеличения подвижно-

сти двух и поливалентных катионов при подкислении неодинакова для разных почв. С практической точки зрения, важно, при какой протонной нагрузке в той или иной почве появится токсичная концентрация этих катионов. Данные таблицы 4 показывают, что с подкислением среды происходит последовательное вытеснение из почв определенных фракций ионов.

Таблица4

Устойчивость исследуемых почв к протонной нагрузке

Вариант : рН : : Ре м г / : Мп л : РЬ : С<1 : Си : 7п'

дерново-подзолистая почва

Н20 - 250 мл 6,5 1,0 0,2 0,02 0,02 0,004 0,03 0,05

+ 100мл0.01нНС1 3,1 27,2 0,7 зд 2,0 0,03 0,16 1,7

+ 500 мл 0,01н НС1

+ 150 мл 0,1н НС1 1,4 12,1 9,5 5,5 0,3 0,03 0,30 1,6

торфяно-перегнойная почва

Н20 - 250мл 6,4 3,8 3,4 0,1 0,15 0,006 0,03 0,10

+ 100 мл 0,01н НС1 6,2 21,6 0,5 2,6 0,25 0,03 0,13 1,45

+ 500 мл 0,01н НС1

+ 150млО,1нНС1 1,4 15,7 36,6 2,4 0,56 0,03 0,30 1,85

С практической точки зрения важно, что при последующем промывании

почв все возрастающим и порциями кислых растворов содержание в них катионов в определенные моменты времени будет падать и только потом при растворении новых более прочно связанных фракций - снова возрастать. При этом рН нижних горизонтов в определенные моменты времени будет даже увеличиваться, в связи с поступлением туда оснований из верхних горизонтов (Соколова Т.А., 1993).

Сравнение концентрации в растворах железа, марганца, меди, цинка, кадмия, свинца с диаграммами растворимости их осадков показало, что концентрация железа в почвенных растворах исследуемых почв определяется растворимостью Ре(ОН)3 и Ре3(ОН)в, а концентрация марганца, меди, цинка, кадмия, свинца - эффективными константами ионного обмена и константами нестойкости комплексов.

Деградация лочв и растений под влиянием подкисления зависит как от содержания их подвижных форм, так и от продолжительности воздействия на почву, степени открытости системы, формы соединений кислых продуктов. Образование кислых продуктов при разложении растительного опада определяется количеством

опала, его химическим и биохимическим составом, гидротермическими условиями разложения.

В Москве в последние годы произошли изменения общих экологических условий функционирования почвенного покрова (потепление и смягчение городского климата, постоянный привнос материалов, содержащих продукты жизнедеятельности человека, разомкнутый биологический круговорот и т.д.) (Строганова ММ, 1990) Для почв Лесной опытной дачи характерно изменение растительного покрова, увеличение степени пироморфизма Уменьшение в опаде доли дубильных веществ и смол, увеличение рН опада, повышение температуры, очевидно, способствуют уменьшению интенсивности развития процесса подзолообразования и, как следствие, формированию почв с менее кислой реакцией. В то же время почвы города Москвы имеют существенно более высокие значения рН (до 8,0-9,0) и значительно более высокую степень насыщенности основаниями (до 75-100%) (Строганова М.Н, 1990). Для почв ЛОД степень насыщенности основаниями в верхнем горизонте доходит только до 10-20%.

На основании полученных данных составлена карта-схема устойчивости ЛОД к подкислению под влиянием кислотных осадков. Приняты допущения, что устойчивость почв к протонной нагрузке увеличивается с утяжелением гранулометрического состава, емкости поглощения, доли минералов с высокой емкостью катионного обмена, с увеличением содержания гумуса, с увеличением рН, суммы поглощенных оснований, СаСОз, М{£СОз, с увеличением буферноста почв в кислом интервале. Устойчивость почв к протонной нагрузке уменьшается с увеличением подзолистого горизонта, временного анаэробиозиса, с уменьшением рН опада и увеличением в нем доли дубильных веществ и смол, с увеличением массы опада, на вогнутых склонах и понижениях; при усилении промывного типа водного режима, при усилении элювиального процесса под определенными насаждениями, при усилении деградации почв и компонентов биогеоценоза по другим параметрам Устойчивость дерново-подзолистых и торфяно-перегнойно-глеевых почв к развитию анаэробиозиса

Развитие восстановительных процессов в почвах является одной из причин их деградации. Усиление этого процесса в почвах лесопаркового пояса возникает, в

10

связи с усилением степени их гидроморфизма и повышением температуры. При этом усиление пироморфизма связано как с поднятием уровня грунтовых вод. так и с уменьшением водопроницаем ости территории при ее уплотнении, асфальтировании и при закрытии дренажных систем. Это усиливается в связи с меньшей испаряемостью, обусловленной появлением в городах загрязнения воздуха, смога.

В работе оценена буфер ность почв в восстановительном интервале на основании модельного опыта и результатов псггенциом етрич ее кого титрования почв 0,1н Кмп04 в 0,1 н НгБО* Как видно из данных таблицы 5, скорость падения потенциала при затоплении (величина ДЕЬ/ДО выше в почвах с более высокими исходными значениями ЕЙ и ниже в оглеенных почвах. В то же время относительная величина изменения ЕЬ при затоплении (ДЕЬ 100/Д1 * ЕЬ«*) выше в почвах большей степени пироморфизма. Таблица 5

Буферность почв в восстановительном интервале по данным модельного опыта_

Почвы : ЕЬ, мв по ХСЭ (время - 20 дней)

-ШШ~ш7с-Г~5Е5ШР5ГЕЩ^-

л/с, ДП2 ЕЬ > 350 мв 20,3 5,6 ср/с ДПг ЕЬ> 350-100 мв 14,0 4,9 Т; ¿Г ф/с ЕЬ < 100 мв_ЗЛ____50*5_\

С нашей точки зрения, буферность почв в восстановительном интервале следует оценивать по четырем показателям: 1) по* абсолютной скорости падения потенциала при затоплении; 2) по относительной скорости падения потенциала при затоплении; 3) по конечному значению потенциала в конце срока затопления; 4) по количеству токсичных продуктов, образовавшихся в конце срока затопления. Эти показатели оценивают буферную емкость в ОВ интервале с разных сторон.

Данные таблицы 6 показывают, что при затоплении увеличивается подвижность как водо-растворимых, так и кислотно-растворимых соединений железа, меди, марганца, кадмия, свинца. Однако, для разных почв рассматриваемая зависимость выражена в неодинаковой степени.

Таблица 6

Изменение подвижности катионов в почвах в зависимости от влажности

_компостирования, м:г/л_

Вариант, десорбент: РЬ : Ре : Си : Сс1 : Мп_

оггг.влаж.; 0,1н Н2304 0,1 26,3 0,1 0,02 15,7

11

изб влаж, 0,01 н Н2Б04 0,3 81,9 0,3 0,02 18,7

опт влаж.; вода 0,1 2,9 0,03 0,01 2,2

изб влаж; вода_^3_МЛ_0,04 0,02_6Ц_

В работе развиваются исследования Воробьевой Л А с соавторами по оценке

подвижности ионов тяжелых металлов в почве на основании диаграмм растворимости их трудно растворимых осадков, по расчету их эффективной растворимости с учетом рН, ионной силы раствора, ЕЬ, комппексообразующей способности почвенного раствора (Савич В И, 1984} Содержание водо-растворимых соединений железа, марганца в зависимости от рН и ЕЬ среды удовлетворительно описывалось диаграммами растворимости соединений в координатах ре + рН 1§Х моль/л

На основании полученных материалов, составлена карта степени устойчивости почв ЛОД к деградации под влиянием оглеения. При составлении картограмм сделаны допущения о том, что устойчивость почв к избыточному увлажнению увеличивается на почвах более легкого гранулометрического состава, на выпуклых склонах, при усилении промывного типа водного режима, при подкислении почв, при уменьшении биомассы н микробиологической активности, при увеличении емкости почв в восстановительном интервале. Устойчивость почв к избыточному увлажнению уменьшается в пониженных элементах рельефа, при меньшей величине ЕЬ, при большей микробиологической активности, при большей величине рН, при появлении токсичных концентраций тяжелых металлов и сероводорода в почвах, при деградации почв, за счет рекреационных нагрузок.

Устойчивость почв ЛОД к загрязнению их тяжелыми металлами Территория Лесной опытной дачи испытывает существенное загрязнение тяжелыми металлами, за счет их переноса с сопредельных городских территорий, в виде водных и воздушных мигрантов, а также, в связи с остатками мусора, приносимого населением.

Проведенными ранее исследованиями установлено накопление в почвах ЛОД тяжелых металлов и увеличение их подвижности, а также проникновение в более глубокие слои почвенного профиля (Грачева Н.М., 1992; Мосина Л.В., Кузнецов А.В и др, 1988) Авторами показана достоверная связь данных процессов с растительным покровом и удаленностью от источников загрязнения Однако, не

исследованы буферные свойства почв Лесной опытной дачи к загрязнению Спор-

12

ным является вопрос о допустимых уровнях содержания тяжелых металлов в почвах, не вызывающих угнетения растений, т к., несмотря на локальное загрязнение и невысокий его уровень, отмечается существенное угнетение древостоя. В связи с этим, в работе подробно рассмотрены вопросы, связанные с ПДК

Токсичность элемента, содержащегося в почве, определяется его концентрацией, свойствами почв и толерантностью биологического объекта, по отношению к которому токсичность оценивается. При оценке степени загрязнегтя почв учитывают превышение содержания элемента в почве, по сравнению с фоном (кларком). Однако, в литературе указывается, что средние и допустимые значения концентраций (содержания) загрязняющих веществ в почвах даже одной классификационной принадлежности не могут быть установлены. Это определяется тем, что природное пространственное и временное варьирование содержания химических элементов очень велико и зависит от конкретной почвенно-эксшогической ситуации (Прохоров АН, Чернова ОВ, 1997). Авторами предлагается создание системы региональных почвенных эталонов, выделение фонового содержания химических соединений для отдельных почв н почвенно-климатических зон (в первую очередь, для почв различного гранулометрического состава). Это отмечается и в существующих инструкциях («Охрана почв», 1996) Очевидно и для почв ЛОД вычисление превышения содержания элементов в почвах, по сравнению с кларками, вряд ли отражает существующий уровень загрязнения ими.

Однако, степень превышения валового содержания элемента в почве, по сравнению с фоновой почвой, не всегда коррелирует со степенью его токсичности. В том случае, когда элемент прочно связан с твердой фазой почвы (в кристаллической решетке минералов или в виде трудно растворимых осадков) степень его токсичности значительно ниже, чем у подвижных форм На необходимость разработки ПДК для подвижных форм токсикантов также указывается и в сборнике «Охрана почв» (19%).

При более детальной оценке уровень токсичности тяжелого металла в почве определяется не только содержанием его подвижных форм, а активностью, константами устойчивости и размерами образующихся комплексных соединений, реакциями конкурирующего комплекса образования в системе почва-растение и т.д

13

В частности, уровень токсичности зависит от прочности связи элемента с твердой фазой (гранулометрического и минералогического состава; емкости поглощения, степени гумусированносга), от скорости перехода токсиканта из твердой фазы в раствор и т.д.

В то же время концентрация токсиканта в любой вытяжке определяется эффективными произведениями растворимости его осадков, эффективными константами ионного обмена в системе твердая фаза почвы - почвенный раствор, эффективными константами нестойкости существующих комплексов. Эта величина далеко не полностью зависит от содержания токсиканта в почве (валовых или обменных форм).

Влияние токсиканта на растения дополнительно зависит от селективности к налу корневых систем растений, от специфики процессов метаболизма растений. Оно зависит от продолжительности воздействия токсиканта на растения, продолжительности жизни растения, скорости протекающих в нем процессов метаболизма (кратности включения токсиканта в шаслы метаболизма), фазы развития растения и степени его угнетения под влиянием других внешних факторов.

Буферность почв по отношению х тяжелым металлам может быть оценена по увеличению их содержания и подвижности в наиболее корнеобитаемом слое на единицу поступающего извне токсиканта. В данном случае учитываются реально протекающие процессы элюирования, миграции и аккумуляции токсикантов растительностью. В лабораторных условиях буферность оценивается по изотермам сорбции токсикантов. Она пропорциональна сорбционной емкости и прочности связи образующихся соединений тяжелых металлов с ГОЖ (рК^; ПРМд,фрКн,ф), степени селективности почв к исследуемым тяжелым металлам (Мотузова Г.В., 1992).

Взаимодействие почв и растений с тяжелыми металлами зависит в значительной степени от заряда, молекулярной массы и констант устойчивости их комплексных соединений. При этом образование таких комплексов происходит как при стекании тяжелых металлов вместе с осадками по стволам и кроне деревьев и по травянистым растениям, так и при взаимодействии их с опадом растений и в пе-регнойно-аккумулятивном горизонте.

Фракционный состав соединений ионов в почвах отражает как условия формирования почв и их генетические особенности, так и степень их окультуривания и деградации. При деградации почв усиливаются процессы элюирования ионов из почв и ослабляются процессы биологического накопления Это приводит к уменьшению валового содержания элементов в верхних горизонтах почв н к уменьшению их подвижности При этом на первой фазе развития процесса возможно вымывание наиболее подвижных фракций и уменьшение их количества и доли в почве. При интенсивной деградации происходит разрушение ППК, алюмосиликатов и переход менее подвижных соединений в более подвижные

В то же время привнос водных и воздушных мигрантов в почву (Б, РЬ, Сй, Си, 2п) увеличивает как их валовое содержание в почве, так и долю более подвижных форм, в связи с постепенным заполнением все менее селективных к ним сорб-цконных мест. Однако, и в данном процессе возможны две тенденции. На ранней стадии загрязнения при очень малом содержании свинца, кадмия, меди, цинка в почве их концентрация в растворе ке достигает уровня, необходимого для образования осадков. Степень подвижности этих ионов в этом случае возрастает При достижении концентрации поливалентных катионов в растворе, достаточной для образования осадков, степень подвижности их резко снижается. Дальнейшее загрязнение приводит к образованию более растворимых осадков.

В проведенных исследованиях оценивалось содержание соединений катионов кальция, магния, железа, марганца, меди, цинка, свинца, кадмия в снежном покрове, в верховодке, в вытяжках Н20, СН3СООМНч с рН=4,8; 0,1п КС1; 0,1п КС1 + 0,01т ЭДТА; 0,1н КС! + 0,01м КГА; 0,1н КС1 срН=2-3.

Тяжелые металлы в снежном покрове и, особенно, в верховодке были уже, в значительной степени, представлены комплексами, что определяет и особый характер их взаимодействия с почвой. По полученным нами данным, содержание в снежном покрове ЛОД водорастворимого свинца достигало 0,14±0,01 мг/л, а ки-слогорастворимого 0,26±0,03 мг/л В верховодке весной содержание водорастворимого свинца составляло 0,34±0,01 мг/л, а кислоторастворимых форм 0,52±0,04 мг/л По данным Грачевой Н М, содержание тяжелых металлов в нерастворимом

остатке снега составляло от 104 мг/кг для свинца, 703 мг - для цинка и 152 - для

15

меди в 30 м от автомагистрали, до 59 мг - для РЬ, 320 мг - для 2л и 103 мг/кг - для Си на участке в центре лесного массива. При этом величина нерастворимого остатка снега достигала до 1270 г на 1 м2 в 30 м от автомагитрали и до 320 г на 1 м2 в центре лесного массива.

Проведенный нами анализ инфракрасных спектров верховодки, отобранный ранней весной до полного схода снега (в соответствии с методикой Кончица В. А. и Черникова ВЛ., 1988), подтвердил наличие в ней комплексных соединений. Фракционный состав подвижных соединений исследуемых катионов в рассматриваемых почвах приведен в таблице 7.

Таблица 7

Фракционный состав соединений катионов в исследуемых почвах, мг/100 г

Вытяжки : Мп : Zn : Pb : Fe : Mg : Си

Дер нов о-подзол истая почва

Н20 0,01 0,03 0,01 0,1 0,5 0,01

KCl 4,0 0,4 Н.Д. 0,3 4,8 0,05

KCl + ЭТА 5,2 0,5 оа 0,6 5,8 0,08

KCl +ЭДТА 7,7 1,7 i,6 37,0 5,3 0,6

KCl, рН=2,0-3,0 10,4 2,3 - 13,0 6,2 0,3

Торфяно- перегнойная почва

Н20 0,05 0,05 0,07 1,7 1,9 0,01

KCl 3,2 0,08 0,8 0,4 9,9 0,05

KC1+NTA 2,7 0,6 0,1 0,6 7,8 0,05

KCl + ЭДГА 4,9 3,8 1,4 92,4 8,5 0,7

KCl, рН=2,0-3,0 7,1 3,7 - 30,8 8,8 03

Как видно из представленных данных, количество катионов, вытесняемых из

почв, возрастает с увеличением комплексо образующей способности десорбента и с подкислением среды. Отмечается четкая зависимость количества вытесненных из твердой фазы почв Мп, 2п, РЬ, Ре, Си с константами устойчивости комплексов зтих ионов с лигандом десорбента (таблица 8).

Таблица 8

Влияние комплексообразующей способности десорбента на вытеснение катионов из почвы

Параметр : Мп : Z/i : рь : Fe : mg : Си

z3flta 2 5 1 172 l 10

рнм-эяга 17 21 16 32 13 22

znta 1 1 н.д. 2 1 1

ркм-мта 8,5 10,7 11,4 26 5,4 13,1

где Ъ - соотношение количества ионов, перешедших в вытяжку КС1 и КС1 + ЭД-ТА или КС1 + ЫТА; рКМ1,- отрицательный логарифм констант нестойкости образующихся комплексов_

Количество исследуемых подвижных катионов марганца, свинца, цинка, железа, меди, кадмия было несколько больше вблизи дорог и по окраинам лесопарка, по сравнению с его центральной частью. Это соответствует данным Строгановой М.Н. (1990), согласно которым почвы всех типов местообитаний в городе (кроме лесопарков) имеют повышенное количество (в 2-5 раз) таких тяжелых металлов, как медь, цинк, свинец, кадмий в верхних слоях. Полученные материалы согласуются и с экспериментальными дынными Грачевой Н М. (1984), полученными для тех же участков ЛОД.

На основании полученных данных составлена карта-схема устойчивости почв ЛОД к загрязнению их тяжелыми металлами. В соответствии с принятыми допущениями, устойчивость почв к загрязнению тяжелыми металлами увеличивается при наличии в почве карбонатов, сульфатов, образующих с тяжелыми металлами осадки, при утяжелении гранулометрического состава, увеличении степени гумусированности, емкости поглощения, при увеличении прочности связи тяжелых металлов в образующихся комплексах, осадках, при поглощении в ГОЖ, при промывном типе водного режима. Устойчивость почв к загрязнению тяжелыми металлами уменьшается при развитии анаэробиозиса, при деградации растительного покрова, в депрессиях, на вогнутых склонах, при подкислении среды.

Напочвенный покров, как фактор, определяющий устойчивость почв к деградации

В работе показано, что тяжелые металлы, поступая на растительный покров с дождем, снегом и в виде воздушных лигандов затем мигрируют в почву как в состоянии взвесей твердых частиц, так и в виде комплексных соединений с различным знаком заряда При разложении растительного опада отдельных древесных культур образуются вод о-растворимые компоненты с различной комплексе образующей способностью по отношению к отдельным катионам Корневые системы различных культур обладают характеристической селективностью по отношению к отдельным ионам Это определяет специфику протекания под различными древо-тоями процессов биологического накопления и оподзаливания В таблице 9 гтри-

17

ведено валовое содержание в исследуемых почвах железа, марганца, цинка под различными культурами, характеризующее развитие указанных процессов.

Таблица 9

Валовой состав элементов в почвах ЛОД под различными насаждениями

Насаждения :Горизонты: Ре, % : Мл : мг/100 г гп

береза а, 1,3 664 53,8

а2 1,0 208 30,5

В 2,6 361 40,5

лиственница а, 2,1 261 93,1

а2 1,4 248 30,5

В 2,3 273 43,8

Сосна а! 1,4 844 71,6

а2 1,0 271 23,3

В 2,1 348 36,0

Вычисление коэффициента элюирования показало, что под посадками бере-

зы выщелачивание из горизонта А2 железа и марганца значительно больше, чем под посадками лиственницы и сосны. Это согласуется с большей комплексообра-зуюшей способностью водо-растворимых продуктов разложения спада березы и их большей восстанавливающей способностью.

По данным, полученным совместно с Химиной Е.Г., накопление катионов в корнях, хвое, листьях, древесине коррелировало с их содержанием в почве. Пример такой связи приведен в таблице 10. Согласно полученным данным, растительный покров влияет на устойчивость почв к деградации, и почва влияет на устойчивость к деградации растительного покрова.

Таблица 10

Связь содержания положительно и отрицательно заряженных соединений Бе, Мп в почве и в органах лиственницы (мг/л)_

Ион : Почва • Корни • Хвоя : Керн

: + : - : + + + : -

железо 1,6 1,8 1,1 1,0 1,3 2,5 0,3 0,8

2,1 4,1 1,8 2,9 7,1 6,5 1,7 2,4

марганец 0,7 0,8 и 0,6 0,6 0,6 0,7 0,5

2,7 0,2 0,8 2,6 0,8 0,6 4,9 0,6

Провешенные исследования показали, что деградация растительного покрова

парка обусловлена совместным, негативным действием на растения загрязнения тяжелыми металлами почв, подкисления, анаэробиозиса, уплотнения и влияния воздушных токсикантов.

Устойчивых исследуемых почв к уплотнению

Проведенные исследования показали значительное уплотнение ряда участков Лесной опытной дачи МСХА Плотность почв составляла от 0,9 до 1,8 г/см3 Увеличение плотности почв приводило к уменьшению в них микробиологической активности, гумусированности, комплексообразующей способности, изменению гидрофизической характеристики почв, уменьшению биологической активности почвенных растворов При опенке структурно-энергетических характеристик почв построены диаграммы структуры порового пространства (Березин П.Н, 1990) Установлено, что все исследуемые образцы представляли собой слабо набухающие системы Они являлись потенциально устойчивыми к слитогенезу. Образец с повышенной плотностью имел более низкие значения текстурной пористости (18%) по сравнению с другими образцами (32-37%) и характеризовался слабой слито-стью

При деградации почв - загрязнении их тяжелыми металлами или уплотнении биопродуктивность участков уменьшается Это ведет к уменьшению содержания гумуса в почвах и к уменьшению активности его функциональных групп (СООН, ОН). Данная тенденция соответствует уменьшению комплексообразующей способности водо-расгворимого органического вещества почв. В нижеследующей таблице показано, что почвы большей степени уплотнения имели более низкие значения оптической плотности почвенных растворов, П:Р=1:2 СДдвз)- Водная вытяжка таких почв характеризовалась меньшей комплексообразующей способностью.

Таблица 11

Растворимость соединений Мп, РЬ, Мд в растворах, содержащих

органическое вещество почв, мт/п

Д*>5 ке : Водная вытяжка .Растворение осадков в водной вытяж-

: Мп : МЙ : РЬ

0,7-0,4 0,4-0,2 1,0 0,2 0,8 0,1 8,9 2,7 6,7 2,3

Почвы, в большей степени уплотнения, отличались и меньшей биологической активностью, идентифицируемой по прорастанию семян в водной вытяжке из этих почв, в них существенно изменялась микробиологическая активность (Грачева Н.М, Мосина Л.В , Переверзева А.Л )

С учетом полученных данных, составлена карта-схема устойчивости почв ЛОД к уплотнению. При этом, в соответствии с пришлыми допущениями, устойчивость почв к уплотнению увеличивается на почвах более легкого гранулометрического состава, при наличии устойчивого к уплотнению травостоя, на почвах лучше гумусированных и оструктуренных. Устойчивость почв к уплотнению уменьшается при временном и постоянном анаэробиозисе почв, подкислении почв, загрязнении их тяжелыми металлами, калием, натрием, при меньшем проективном покрытии травостоем, при развитии эрозии, в пониженных элементах рельефа, при меньшей устойчивости почв к слитогенезу.

Комплексная оценка устойчивости почв ЛОД к деградации под влиянием различных факторов

Устойчивость почв к деградации под влиянием внешних воздействий зависит от устойчивости к деградации и состояния других компонентов биогеоценоза (вод, биоты, растений, пород, рельефа и т.д.). Деградация растений под влиянием одного фактора чаще уменьшает устойчивость их к деградации под влиянием других факторов. Так, например, Эйхлер В. (1993) указывает, что устойчивость лесов к деградации при воздействии воздушных токсикантов резко уменьшается, за счет подкисления почв при воздействии кислотных осадков, освобождения из твердой фазы алюминия и образования очага развития анаэробиозиса в прикорневой зоне. Образовавшаяся зона нарушает водный баланс в системе почва-растение и препятствует поступлению воды в растения. Аналогичный эффект вызывает и засоление почв при применении на дорогах КаС1, КС1.

Однако, деградация почв под влиянием одного фактора может как увеличивать, так и уменьшать деградацию под влиянием другого фактора. Так, например, увеличение загрязнения почв тяжелыми металлами может повысить устойчивость к подкислению как за счет их основности, так и в связи с угнетением ряда микроорганизмов, разлагающих органические остатки с образованием кислых продуктов. Однако, в целом устойчивость системы к деградации при этом уменьшается. Накопление тяжелых металлов уменьшает кислотность почв, но одновременно ингабирует микробиологическую активность, что ведет к уменьшению накопления гумуса, уменьшению ком плексообразующей и структурообразующей способности

20

почвенного раствора Это уменьшает устойчивость почв к переуплотнению, развитию оглеения и, в конечном итоге, ограничивает и устойчивость почв к загрязнению

По полученным данным, почва может быть устойчива к воздействию кислотных осадков, но неустойчива к развитию анаэробиозиса, уплотнению и тд Показано, что буферность почв к внешним воздействиям (деградацш) неодинакова на разных стадиях деградации Одна почва, по сравнению с другой, может быть более устойчива к подкислению в интервале рН=6-5, но менее устойчива в интервале 5-4 и т.д. Олна почва, по сравнению с другой, может быть более устойчива к развитию анаэробиозиса в интервале Е1т=б00-400 мв, но менее устойчива в интервале 400-200 мв В данном случае устойчивость почв к подкислению и восстановлению определяется наличием в гак функциональных групп, протонирукшшхся или восстанавливающихся в том или ином интервале рН и ЕЬ.

При теоретической оценке буферных свойств почв по отношению к тяжелым металлам, подкислению, развитию анаэробиозиса использованы теоретические разработки Мотузовой Г.В. (1992), согласно которым буферность почв обусловлена иерархической организацией системы, гетерогенностью, палифункцио-нальностью ее соединений и разнообразием реакций, в которых они участвуют. По мнению автора, усложнение системы соединений химических элементов в почвах, которое ведет к расширению перечня системообразующих процессов, обеспечивает усиление ее буферных свойств С этих точек зрения к увеличению буферности почв ведет дифференциация почвенного профиля, образование в нем различных геохимических барьеров, образование комплексных органо-мннеральных и органо-глинистых соединений, усложнение фракционного состава соединений ионов в почве

На основании проведенных исследований выделена буферность почв по отношению к определенному внешнему фактору деградации, устойчивость почв к деградации, степень риска деградации отдельных компонентов экосистемы и всей гистемы в целом под влиянием рассматриваемого фактора и совокупности действия факторов

Разработка экспрессных методов анализа степени деградации

системы почва-растение под влиянием антропогенных стрессов

Проведенные исследования позволили предложить экспрессные методы оценки устойчивости почв к деградации. Предложена методика экспрессной оценки сорбцнонных свойств почв по сорбции ими рубидия и мышьяка, идентифицируемой с использованием рентгенофлуоресцентного анализа. Предложена методика определения в почвах ЛОД тяжелых металлов полярографически с использованием прибора ЭКОТЕСТ-ВА.

Деградация почв под влиянием антропогенных нагрузок сопровождается уменьшением биопродуктивности угодий, активности биоты и, в конечном итоге, нарушением процессов саморегуляции у живых организмов. Зона высокого влияния на древесные растения тяжелых металлов отмечается, по литературным данным, при концентрациях, значительно ниже ПДК (слабое влияние отмечается при уровне 0,1-0,5 ПДК) (Степанов A.B., 1986; Гришина Л.А., 1988). В работе показана перспективность оценки степени деградации исследуемых почв с использованием биотестов. В качестве биотес-

«

тов приняты: развитие проростков, активность хлоропластов, содержание хлорофилла и каротина в листьях и хвое, содержание в органах растений положительно н отрицательно заряженных соединений, состояние растений.

Оценка загрязнения по активности хлоропластов основана на принципе обратной связи — введение элементов в суспензию хлоропластов — идентификация ответной реакции по активности хлоропластов (Ягодин Б.А., Плешков A.C., 1988). Если растение загрязнено каким-либо ионом, то даже незначительное дополнительное введение его в суспензию хлоропластов резко понижает их активность.

Нами предложена модификация этой методики В листья растений в полевых условиях электрофоретически вводились различные элементы, в том числе и тяжелые металлы, а затем в контроле и по вариантам определяли активность хло-ропластов Исследования проведены на торфяно-перегнойно-глеевой а дерново-подзолистой почвах на растениях клена, березы, дуба Электрофоретическое введение в листья цинка и свинца в растения, развивающиеся вблизи автотрассы, показало загрязнение ими древесных культур

Как показали наши исследования, помимо общего состояния растений, хорошим индикатором несбалансированного питательного режима почв и уровня загрязнения является поглотительная способность корневых систем растений, содержание и соотношение положительно и отрицательно заряженных соединений ионов в органах растений, содержание хлорофилла и каротиноидов, активность хлоропластов и параметры фотосинтеза растений.

Выводы

1 Предлагается оценка устойчивости исследуемых почв к кислотным дождям не только по величине изменения рН под влиянием протонной нагрузке, но и по изменению при этом подвижности поливалентных катионов.

2. Из исследуемых почв большей буферностью к подкислению обладают торфяно-перегнойно-глеевые почвы, по сравнению с дерново-подзолистыми, и верхние гумусированные горизонты, по сравнению с нижними. Буф ер н ость отдельных почв в кислотном интервале неодинакова в разных интервалах рН.

3 Предлагается оценка устойчивости почв к развитию анаэробиозиса по скорости изменения ЕЬ при затоптении, по величине ЕЬ в конце срока затопления, по концентрации поливалентных катионов в почвах, развившихся в анаэробных условиях Эти показатели оценивают буферную емкость в ОВ интервале в разных ■ горон

4. Абсолютная скорость падения потенциала при затоплении выше в почвах с более высокими исходными значениями ЕЬ. Относительная скорость падения ЕЬ при затоплении выше в торфяно-перегнойных и дерново-глеевых почвах с более низкими исходными значениями потенциала.

5. Содержание железа в почвенных растворах и водных вытяжках из почв удовлетворительно описывается диаграммами растворимости Ре(ОН)э; Ре3(ОН)8 в координатах ^ Ре м/л - рН; ^ Ре м/л - ре + рН. Содержание марганца, свинца, меди, цинка, кадмия в почвенных растворах и в водных вытяжках из почв ниже произведений растворимости их осадков, встречающихся в почвах. Очевидно, их концентрация в растворах контролируется эффективными константами устойчивости образуемых комплексов и эффективными константами ионного обмена в системе твердая фаза-раствор.

6. Вытеснение поливалентных катионов из почв в раствор десорбента прямо пропорционально константам устойчивости комплексов этих катионов с лнган-дами десорбента.

7. Исследуемые дерново-подзолистые почвы устойчивы к слитогенезу. Избыточное уплотнение почв соответствовало уменьшению текстурной пористости, биологической активности почвенных растворов, уменьшению их комплексообра-' зуюшей способности.

8. Деградация почв, напочвенного покрова, почвенной бноты взаимосвязаны. Деградация одних свойств почв связана с деградацией других свойств, однако, устойчивость почв к одним антропогенным стрессам, не всегда соответствует устойчивости к другим антропогенным стрессам.

9. При оценке устойчивости почв ЛОД к антропогенным стрессам необходимо учитывать как свойства почв, так и устойчивость к деградации растительного покрова, пород, расположение почв по рельефу, интенсивность воздействующего фактора, продолжительность его действия, градиент между компонентами экосистемы.

10. Предлагается экспрессный метод оценки сорбционных свойств почв по сорбции ими рубидия и мышьяка, идентифицируемой рентгенофлуоресцентным

методам Предлагается оценка степени деградации почв но ьомплексооб-разующей способности их водо-растворнмого органического вещества Предлагается оценка деградации почв и напочвенного покрова с использованием системы обратной свяли - электрофоретичесчое введение элементов, регуляторов метаболизма в листья - идентификация ответной реакции растений по активности хлоро-ешкггов

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1 Экспрессное вольтамперометрическое определение подвижных форм тяжелых металлов в агробиологических исследованиях, «Геохимическая экология и биогеохимическое изучение таксонов биосферы», Горно-Алтайск, 2000 стр. 173 (в соавторстве)

2 Развитие древесных культур, как биологический тест на загрязнение почв Лесной опытной дачи МСХА, Изв МСХА, 2000, в печати (в соавторстве)

3 Экологичес&ая устойчивость почвеяно-растительного покрова Лесной опытной дачи МСХА к антропогенным нагру/кам, -Отлогая МосковскЪго регио-

I

и а», декабрь 2000 г стр -стр ,'

I;