Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние свойств почв и антропогенных субстратов на произрастание газонной растительности в условиях Доно-Аксайской поймы

ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Влияние свойств почв и антропогенных субстратов на произрастание газонной растительности в условиях Доно-Аксайской поймы"

На правах рукописи

Ромашота Евгений Михайлович

ВЛИЯНИЕ СВОЙСТВ ПОЧВ И АНТРОПОГЕННЫХ СУБСТРАТОВ НА ПРОИЗРАСТАНИЕ ГАЗОННОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ В УСЛОВИЯХ ДОНО-АКСАЙСКОЙ ПОЙМЫ

03.02.08 - экология (биологические науки)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

005531931

Ростов-на-Дону - 2013

005531931

Работа выполнена на кафедре почвоведения и оценки земельных ресурсов ФГАОУ ВПО «Южный федеральный университет»

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Безуглова Ольга Степановна

Зуб ко па Татьяна Александровна,

доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник факультета почвоведения Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова Замотаев Игорь Викторович,

доктор географических наук, доцент, ведущий научный сотрудник лаборатории географии и эволюции почв Института географии РАН

Ведущая организация: ФГБНУ «Российский научно-исследовательский

институт проблем мелиорации», г. Новочеркасск

Защита диссертации состоится 24 июня 2013 г. в 17:00 на заседании диссертационного совета Д 212.208.32 по биологическим наукам при Южном федеральном университете (344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Б.Садовая, 105, ЮФУ, ауд. 304, e-mail: denisova777@inbox.ru, факс: (863) 267-87-23).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Южного федерального университета (344006, г.Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 148).

Автореферат разослан «_» мая 2013 г. и размещен в сети Интернет на сайте

ЮФУ www.sfedu.ru и на сайте Минобрнауки России www.vak.eg.gov.ru

Официальные оппоненты:

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук

Т.В. Денисова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Почва является средой обитания большого числа живых организмов, которые существуют и размножаются только в том случае, если выполняются их экологические требования. На современном этапе развития биосферы отмечается глубокое взаимодействие общества и природы, в ходе которого разумная человеческая деятельность становится определяющим фактором. В этих условиях почва, являясь основной депонирующей средой, и испытывая на себе максимальное влияние антропогенеза, выполняет, тем Не менее, свои экологические функции в отношении человека.

Согласно экологическому энциклопедическому словарю (Дедю, 1989) субстрат (от лат. БиЬкиаШэ, буквально — подстилка) это опорный экологический элемент, служащий в некоторых случаях и питательной средой, для наземных организмов субстратом является почва. Но не всегда почва в естественном (природном) своём сложении может обеспечить потребности современного общества. Для решения этой проблемы человек, применяя накопленные знания о природе живого и неживого, создает рукотворные ландшафты, именуемые в научной литературе антропогенными, в основе которых лежат антропогенные (техногенные) субстраты — тех-нозёмы (Етеревская и др., 1984; Лысак и др., 2003).

Одной из разновидностей техноземов являются конструктоземы - почвы, формирующиеся на специально отсыпанных грунтах со слоистой вертикальной структурой, задаваемой в соответствии с потребностями, создаваемых на них зеленых насаждений, гидрогеологическими условиями, и положением в рельефе.

Строительство гольф-поля в пойме р. Дон вблизи станицы Старочеркасская означало не только появление крупнейшего на юге России спортивного сооружения, но и создание уникального рукотворного ландшафта, характеризующегося специфическими агроклиматическими признаками, не всегда благоприятными для выращивания растительности, в том числе и газонных трав. Поэтому формирование этого ландшафта осложнялось необходимостью модулирования рельефа и создания ряда почв и почвоподобных образований, отвечающим всем экологическим требованиям для обеспечения идеального состояния газона игровых и межигровых зон.

Появление и распространение нового типа почвоподобных образований и соответственно ландшафтов спортивных сооружений вызывает научный интерес к их функционированию и развитию. Однако это стимулируется не только вопросами фундаментальной науки, но и запросами практики. Собственников спортивных сооружений не могут интересовать закономерности педогенеза, им необходимо обеспечить создание и поддержание высококачественного газонного покрытия, а его в свою очередь можно получить только на основе знаний о почвенных свойствах и процессах, происходящих внутри искусственно созданных почвенных разностей.

Цель исследования. Изучить влияние свойств почв и антропогенных субстратов на произрастание газонной растительности в условиях Доно-Аксайской поймы.

Задачи исследования: 1. Провести почвенное обследование территории Доно-Аксайской поймы в районе строительства гольф-поля;

2. Исследовать проективное покрытие газонов гольф-поля «Дон»;

3. Исследовать зависимость от экологических факторов состояния растительного покрова разных функциональных зон гольф-поля: раф (скальпированная ал-лювиально-луговая почва), фервей (реплантазем), грин и предгрин (конструк-тозем).

4. Исследовать взаимосвязь микробиологических свойств конструктозёмов гольф-поля с состоянием газонного покрытия.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Деятельность человека по формированию нового ландшафта и конструированию почв с заданными свойствами для целей спортивного строительства (гольф-поле) привела к увеличению пестроты почвенного покрова.

2. Наиболее существенное влияние на состояние газонного покрытия любой игровой зоны гольф-поля оказывает гранулометрический состав почвы. Преобладание илистых частиц в составе физической глины (более 50%) является неблагоприятным для газонной растительности.

3. Показатели почвенного плодородия влияют на состояние газонного покрытия на территории межигровой зоны гольф-поля «раф» (скальпированная аллюви-ально-луговая почва) - с увеличением содержания элементов питания и гумуса состояние растительности улучшается; и не влияют на территории функциональных зон «фервей» (реплантозем) и «грин» (конструктозем) по причине искусственно поддерживаемого сбалансированного питания с учетом потребностей газона данных игровых зон.

4. Активность азотобактера в антропогенно преобразованных почвах зависит от степени трансформации почвы в ходе строительства и ее дальнейшего функционирования, а численность аммонификаторов - от возраста антропогенно преобразованных почв. В конструктозёмах при нехватке растительного опада количество ав-тотрофных микроорганизмов больше, чем гетеротрофных. Со временем число видов микроорганизмов возрастает, благодаря чему увеличивается и стабильность микробиологических сообществ.

Научная новизна исследований. В работе приводится сравнительная характеристика конструктозёмов (на примере гольф-поля «Дон») с природньми почвами. Исследована взаимосвязь качества газонного покрытия с экологическим состоянием почв и антропогенных субстратов в условиях Доно-Аксайской поймы при высокой антропогенной нагрузке. Проведено исследование взаимосвязи микробиологических свойств конструктозёмов гольф-поля с состоянием газона. Создана почвенная картосхема функционирующей территории гольф-поля «Дон».

Теоретическая значимость. Показана связь состояния газонного покрытия с экологическими свойствами аллювиально-луговой почвы и антропогенных субстратов, в том числе агрохимическими и микробиологическими свойствами конструктозёмов.

Практическая значимость. Собрана информация об экологическом состоянии крупного спортивного сооружения. Создана почвенная картосхема территории гольф-поля. Полученные результаты используются при обслуживании гольф-поля «Дон». Материалы исследований используются в учебном процессе при чтении курсов: «Экологические функции почв», «Экологические проблемы агрохимии», «Со-

временные проблемы почвоведения», при планировании и организации научных экспериментов аспирантов и студентов в Южном федеральном университете. Они могут быть использованы также природоохранными и научными организациями при проведении экологических исследований. Часть исследований выполнена при финансовой поддержке хоздоговорной темы (договор №3751 от 6.06 2007 г.).

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Тема диссертационной работы соответствует паспорту специальности 03.02.08 - экология (биологические науки), так как изучение влияния экологических свойств почв и антропогенных субстратов на состояние газонного покрытия в условиях Доно-Аксайской поймы отвечает задачам прикладной экологии в части разработки принципов создания искусственных экосистем и управления их функционированием, а также в плане исследования влияния антропогенных факторов на экосистемы различных уровней с целью разработки экологически обоснованных норм воздействия хозяйственной деятельности человека на живую природу.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и были опубликованы в трудах следующих конференций: «Экологические проблемы. Взгляд в будущее» (Ростов-на-Дону, 2007); студенческие научно-практические конференции ЮФУ «Недели науки» - 2008—2009 гг.; XIV Докучаевские молодежные чтения (Санкт-Петербург, 2011); Международная конференция студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов 2008 - 2013» в Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова; V Всероссийском съезде Общества почвоведов им. В.В. Докучаева (Ростов-на-Дону, 2008); VI Всероссийском съезде Общества почвоведов им. В.В. Докучаева (Петрозаводск, 2012).

Личный вклад автора. Постановка цели и задач, планирование экспериментов проводилось при участии автора. Автор участвовал в полевых, лабораторных исследованиях, в анализе полученных результатов, в составлении картосхем и выработке рекомендаций.

Автор глубоко признателен за помощь в работе научному руководителю д.б.н., профессору О.С. Безугловой, заведующему кафедрой почвоведения и оценки земельных ресурсов, д.б.н., профессору B.C. Крыщенко и всем сотрудникам кафедры почвоведения и оценки земельных ресурсов ЮФУ, преподавателям кафедры микробиологии доценту А.В Поляковой., ассистенту A.B. Горовцову.

Особую благодарность автор выражает к.б.н., заведующему лабораторией биогеохимии НИИ Биологии ЮФУ - С.Н. Горбову за организацию и обеспечение работ при проведении полевых экспериментов, а также консультации по вопросам специфики строительства, функционирования и эксплуатации гольф-поля.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 научных работ, объемом 2,5 п.л., из них в изданиях, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией РФ, - 4 статьи. Личный вклад автора в публикациях - 65%.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 196 страницах печатного текста. Состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и девяти приложений. Содержит 15 таблиц и 95 рисунков. Список литературы включает 136 источников, из них 10 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В данной главе представлен обзор публикаций, посвященных изучению пойм и их происхождению, типов речных пойм, пойменных процессов, аллювиальных процессов, гранулометрического состава аллювиальных отложений, газонного покрытия спортивных сооружений и экологических особенностей газонного покрытия спортивных сооружений, а также характеристике условий почвообразования.

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА И ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ 2.1 Методика исследования

Исследования проводили в правобережной пойме нижнего течения Дона, в крайней западной части Доно-Аксайской поймы на территории гольф клуба «Дон», (площадь более 62 га) . В 2005-—2006 г.г. нами в составе экспедиции кафедры почвоведения и агрохимии Южного федерального университета было проведено почвенное обследование территории поймы в районе станицы Старочеркасской на месте предполагаемого строительства гольф-поля «Дон». Было заложено 14 полнопрофильных разрезов, из которых по генетическим горизонтам отбирались почвенные образцы.

Все анализы выполнялись общепринятыми методами: определение гироскопической влаги (ГОСТ 28268-89), содержание гумуса по Тюрину в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26213-84), гранулометрический состав методом пипетки с подготовкой почвы с пирофосфатом натрия (ГОСТ 12536-79), состав водной вытяжки (ГОСТ 26424-85 - 26428-85), определение обменного натрия в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26950), определение подвижного Р205 и обменного К20 по Мачигину в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26205-91), N-N03 -ионометрически (ГОСТ 26951-86), плотность скелета буровым методом (ГОСТ 5180-84).

В период с 2010 по 2011 годы по факту завершения первой очереди строительства гольф-поля «Дон» (лунок 1—9) сотрудниками кафедры почвоведения и оценки земельных ресурсов ЮФУ, с 32 площадок было отобрано 85 почвенных образцов. В ходе отбора проб использовали буровой метод, с применением следующей схемы: с каждой игровой зоны (грин, раф, фервей), отбирали 4 контрольные точки: две в местах с газоном, соответствующим игровым требованиям (хорошее состояние газона), две - в местах, где газон имел некоторые отклонения от нормы - меньшую густоту стояния, отсутствие удовлетворительной окраски газонного покрытия, полное или частичное отмирание газона (плохое состояние газона). Для обеспечения репрезентативности отбор проб по описанной схеме проводился параллельно на трех различных игровых лунках гольф-поля. На гринах отбор проб производился из конструктоземов, отличающихся по возрасту газонного покрытия: грин гольф-академии (6-летний газон) и грины основного игрового поля (4-летний газон). Из каждой контрольной точки отбирали 3 почвенных образца с трех глубин 0—10, 10—20, 20—40 см.

На основании сделанных фотоснимков по методу А.А. Лаптева (1983) с применением графической программы АиЮСАО-2007 была проведена оценка качества газонного травостоя гольф-поля «Дон».

В образцах, отобранных на гринах, были проанализированы количественные показатели микробного сообщества, участвующего в минерализации органических веществ. Численность бактерий, предпочитающих азот в органической форме (ами-ногетеротрофы), учитывалась посевом из разведений почвенной суспензии на мясо-пептонпый агар (МПА) по методу глубинного посева, а численность бактерий, использующих минеральные формы азота (аминоавтотрофы) - поверхностным посевом на крахмало-аммичную среду (КАА). Высев производился из разведений 1:1000, 1:10000 и 1:100000. Обилие бактерий рода Азотобактер (%) определяли методом обрастания почвенных комочков, посевом на среде Эшби.

2.2. Характеристика почвенного покрова в районе исследования 2.2.1. Естественный почвенный покров

Как показали исследования, проведенные в до начала строительства, почвенный покров Доно-Аксайской поймы представлял собой сложную полигенетическую систему почв, обладающих разнообразным составом и комплексным характером

На повышенных узких гривах облегченного

гранулометрического состава залегали

аллювиально-луговые слоистые почвы, в понижениях рельефа — аллювиальные лугово-болотные и аллювиально-болотные глеевые. Основу почвенного покрова

составляли аллювиально-луговые карбонатные почвы различной мощности (рис. 2). Почвы, имели тяжелый гранулометрический сос-тав с высоким участием ила (49,4%) в физической глине, в нижней части гумусового слоя признаки оглеения в виде ржавых и сизых пятен Рис. 1. Почвенная картосхема нативной территории соединений железа.

«Гольф & Кантри клуб «ДОН», 2008 Практически все они в той

(составили С.Н.Горбов, Е.М.Романюта) или иной степени были

засолены.

пространственной организации (табл. 1, рис. 1).

__________ МАСШТАБ 1:10000

^^^ Выделен фрагмент голъф-

^Ч^Ив^^ЁИй^ . _ поля района исследований в 2010-11

\\д \ ШШШ \\ \ -

4 \\\ И1 /

\\\\ Ь !■■ ■^^ШВИИШ

\*\ \ ®

° \Ч\ ""Х-1

\(а> \ \\

в___О ^Г*-.

_Условные обозначения: | (?) | - Номер почвенного контура

| +10 | - Номер разреза

| /^у | - Граница почвенного контура

Таблица 1. Систематический список к почвенной картосхеме _«Гольф & Кантри клуб «ДОН», 2008 года_

№ почвы на карте Название почвы № разрезов 8 м.кв.

1 Чернозёмно-луговая выщелоченная мощная тяжелосуглинистая на легкосуглинистых аллювиальных отложениях +7 52 864

2 Аллювиально-луговая солончаковатая мощная легкоглинистая наоглеенных глинистых аллювиальных отложениях +1,2,3, 4,8 380 924

3 Аллювиально-луговая слитая солончаковатая мощная тяжелосуглинистая на легкосуглинистых аллювиальных отложениях +5 32 785

щивл 4 Чернозёмно-луговая солончаковатая мощная тяжелосуглинистая на легкосуглинистых аллювиальных отложениях +6 106 495

5 Аллювиально-луговая солончаковатая мощная легкоглинистая на погребенной луговой почве на глинистых аллювиальных отложениях + 11 264 235

6 Аллювиально-луговая глубокосолончаковатая мощная среднеглинистая на оглееных глинистых аллювиальных отложениях +9 120 927

7 Аллювиально-слоистая мощная среднесуглинистая на песчаных аллювиальных отложениях +10 126 477

8 Аллювиально-болотная перегнойно-глеевая средне-мощная малогумусная на глинистых аллювиальных отложения - 358 676

9 Аллювиально-луговая среднемощная малогумусная на глинистых аллювиальных отложениях - 138 345

10 Аллювиально-луговая слоистая среднемощная малогумусная на песчаных аллювиальных отложениях - 55 407

11 Аллювиально-луговая слоистая среднемощная малогумусная на песчаных аллювиальных отложениях - 7281

12 Аллювиально-луговая слоистая примитивная маломощная малогумусная на песчаных аллювиальных отложениях - 7281

13 Пески пляжные - 107 557

14 Нарушенные земли - 86 711

Общая площадь (м. кв.) 1 845 965

Обусловлено это тем, что в 70-х годах прошлого столетия был построен

защитный вал, и паводковые воды в течение многих лет не затапливали эти почвы, поступление аллювия прекратилось. В тоже время, минерализованные грунтовые воды, залегавшие на глубине 1,5—2,5 метра, обеспечивали приток легкорастворимых солей в почвенный профиль и дальнейшее их засоление.

2.2.2. Преобразованный почвенный покров

Выбор места под строительство гольф-поля был обусловлен исторической привлекательностью территории, а также близостью реки Дон. Свойства почвенного покрова и степной характер климата практически не учитывались, а между тем, они как раз были малоподходящими для газонных растений.

Создание гольф-поля - это совокупность сложных технологических приемов,

в которых принимают участие многие специалисты, но знание нативного почвенного покрова и детальная проработка ландшафта в ходе создания гольф-поля являются базовыми. Только в случае использования научно-обоснованного подхода в процессе строительства гольф-поля можно достичь основной цели — создания нового сбалансированного ландшафта, близкого к естественному.

Каждое из гольф-полей схоже и уникально одновременно. Схожесть заключается в стандартном наборе игровых зон (рис. 2). Уникальность каждого гольф-поля заключается в его почвах и грунтах.

Игровая зона ти (tee) и грин (green) - место начала и окончания игры, занимающие примерно 5 % от площади поля. В основание грина и ти закладывался грунт изъятый при устройстве прудов с глубины выемки более 50 см, почва умеренно уплотнялась во избежание дальнейшей усадки, поверх основания грина укладывалась дренажная система с последующими гравийными и песчаными подушками, мощностью не менее 100 мм, а поверх него 300 мм корнеобитаемый слой. Минимальная глубина плодородного слоя почвы прилегающих к грину участков составляет 150 мм. Таким образом, данные объекты можно квалифицировать как многослойные конструктоземы, сложенные высокодренирующими материалами.

Основная игровая зона ферфей (fairway) - занимает около 23 % игровой площади. Основанием фервея служат послойные образования различной мощности, от 1 м до 3 м в зависимости от рельефа игровой зоны, с погребенными под ними скальпированными аллювиально-слоистыми почвами. Верхний 20-см горизонт фервеев сложен гумусовым горизонтом А нативных почв, который сгребался и складировался в начале строительства перед формированием заданного рельефа, в

районе грина он был дополнительно пропескован (разбавлен песком) с целью повышения дренирующей способности. Следовательно, эти почвенные образования более всего отвечают термину «реплантозем».

Почвенный покров межигровых зон, так называемых рафов (roughs) гольф-поля «Дон», представлен преимущественно аллювиально-луговыми и черноземно-луговыми почвами, в той или иной степени скальпированными, но потерявшими не более 10—20 см от мощности, которая была свойственна им до строительства. Следует отметить, что территория рафа претерпела самые незначительные изменения. В силу своего функционального назначения эта зона не несет максимальной игровой нагрузки и в ходе эксплуатации самого поля, данные территории заселяются нативной пойменной растительностью.

Сравнив почвенную картосхему 2008 года с результатами исследований 2010—2011 гг. и принимая во внимание исполнительную топографическую съемку территории «Гольф-клуба «Дон»» после завершения строительства, мы составили почвенную картосхему гольф-академии и первых 9-ти лунок чемпионского поля (табл. 2, рис. 3 и 4).

Рис. 3. Почвенная картосхема террито- Рис. 4. Фрагмент почвенной картосхемы рии Гольф & Кантри клуба «Дон», 2012 нативной территории Гольф & кантри год клуба «Дон», 2008 год

Наглядно видно, что деятельность человека привела к увеличению пестроты почвенного покрова: на территории, где до строительства гольф-поля выделялось пять почвенных контуров, в настоящее время обнаружено 15 почвенных разностей, в том числе два новых типа - реплантозем и конструктозем.

Таблица 2. Систематический список к почвенной карта схеме 2012 года

№ почвы на карте Название почвы Б м.кв.

1 2 3

: # Аллювиально-луговая скальпированная мощная глинистая на оглеенных глинистых аллювиальных отложениях 56 946

Аллювиально-луговая погребенная мощная глинистая на оглеенных глинистых аллювиальных отложениях 4212

3 Чернозёмно-луговая скальпированная мощная на легкосуглинистых аллювиальных отложениях 27 931

д Чернозёмно-луговая погребенная мощная легкоглинистая на легкосуглинистых аллювиальных отложениях 371

5 Аллювиально-луговая скальпированная мощная среднегли-нистая на оглееных аллювиальных отложениях 6 721

Аллювиально-луговая погребенная мощная среднеглини-стая на оглееных аллювиальных отложениях 881

7 Аллювиально-луговая скальпированная мощная глинистая на погребенной луговой почве на глинистых аллювиальных отложениях 10 085

8 Аллювиально-луговая мощная глинистая на погребенной луговой почве на глинистых аллювиальных отложениях, погребенными под песчаными отложениями 56 565

9 Технозём (реплантозём) поверхностно гумусированный сложенный тяжелыми суглинками с горизонтом А нативных аллювиальных почв 269 523

10 Конструктозем (грин и ти) 10 479

11 Технозём (реплантозём) поверхностно гумусированный за-пескованный, сложенный тяжелыми суглинками с горизонтом А, представленным нативными аллювиальными почвами 3 022

12 Песчаный бункер 5 304

13 Технозём негумусированный 12 420

Аллювиальная заболоченная почва 1 579

15 Реплантозём запечатанный 37 988

16 Водоём 114 274

Общая площадь м. кв. 618 301

Глубокая мелиоративная трансформация ландшафта кардинальным образом

изменила почвенно-экологическую ситуацию некогда бывшего сельхозугодья, что в совокупности с новейшими технологиями систем автоматического полива и локального дренирования территории обеспечивает выращивание на новых почвенных разностях стабильного газонного покрытия

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ СВОЙСТВ ПОЧВ И АНТРОПОГЕННЫХ СУБСТРАТОВ НА ПРОИЗРАСТАНИЕ ГАЗОННОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ В УСЛОВИЯХ ДОНО-АКСАЙСКОЙ ПОЙМЫ НА ПРИМЕРЕ ГОЛЬФ-ПОЛЯ «ДОН» 3.1. Оценка состояния газонного покрытия гольф-поля «Дон»

При создании спортивных газонов различных игровых зон гольф-поля особое внимание уделялось сочетанию условий увлажнения и температуры воздуха агроклиматического региона, в который входит Ростовская область. Это нашло отражение в ассортименте газонных злаковых трав, которые составили основу используемого при строительстве посевного материала.

Учитывая агроклиматические характеристики Ростовской области, были выбраны следующие травосмеси спортивных газонов для различных игровых зон гольф-поля:

• Для игровых зон Фервей и Ти: Мятлик луговой (Роа Pratensis) BARIMPARA -20 %, Мятлик луговой (Роа Pratensis) BARTENDER - 20 %, Овсяница красная жесткая (Festuca rubra commutate) BARGREEN - 20 %, Овсяница красная волосовидная {Festuca rubra trichophyüa) BARPEARL - 10 %, Рейграс многолетний (Lolium perenne) BAREURO Z - 30%.

• Для игровой зоны Раф: Мятлик луговой (Роа Pratensis) BARTENDER - 20 %, Овсяница красная жесткая (Festuca rubra commutate) BARGREEN - 20 %, Овсяница красная красная (Festuca rubra rubra) BARUSTIC - 20 %, Овсяница овечья жестковатая (Festuca ovina duriuscula) BARDUR -40%.

• Для игровой зоны Грин: Полевица побе-гообразующая (Agrostis stoloniferra) PENN Al - 50%, Полевица побегообразующая (Agrostis stoloniferra) PENN A4 - 50%.

В целом внешний вид газонного покрытия на фервеях, рафах и гринах Гольф&Кантри клуба «Дон» характеризуется высоким качеством, что обеспечивается особыми приемами агротехники и использованием высококлассного оборудования и передовых технологий гольф-индустрии.

Однако в течение сезона на некоторых участках гольф-поля периодически возникают локальные пятна газона с тем или иным отклонением от нормы (рис. 5). Учитывая высокие стандарты, предъявляемые к спортивному га-

Рис. 5. Фото учетных площадок с удовлетворительным и неудовлетворительным состоянием газона

зонному покрытию подобного рода объектов, была поставлена задача, выяснить причины этого явления. По результатам изучения проективного покрытия на пробных площадках территории гольф-клуба «Дон» рафов, фервеев и гринов была сделана следующая оценка (табл.3).

Таблица 3. Оценка общей декоративности травостоя газонов _на территории гольф-клуба «Дон» _

Исследуемый участок Проективное покрытие, % Оценка, баллы Характер сложения травостоя

Раф с удовлетворительным состоянием газона 100 5 Сомкнуто-диффузное

Раф с неудовлетворительным состоянием газона 74 3,6 Сомкнуто-мозаичное

Фервей с удовлетворительным состоянием газона 100 5 Сомкнуто-диффузное

Фервей с неудовлетворительным состоянием газона 75 4 Сомкнуто-мозаичное

Грин с удовлетворительным состоянием газона 100 5 Сомкнуто-диффузное

Грин с неудовлетворительным состоянием газона 86 4 Сомкнуто-мозаичное

3.2. Зависимость состояния растительного покрова от почвенно-экологических факторов урбопочв функциональной зоны гольф-поля «Раф»

Территория, которую занимает игровая зона «раф», равна 17,8 га, что составляет почти 29% от общей площади гольф-поля. Почвенный покров рафов представлен аллювиально-луговыми и чернозёмно-луговыми почвами в разной степени скальпированными, но потерявшими не более 10—20 см своей мощности, поэтому на почвенной карте гольф-поля они получили название соответственно аллювиаль-но-луговая скальпированная, чернозёмно-луговая скальпированная. Учитывая антропогенный характер нарушенное™ профиля, можно применять к этим почвам и обобщенный термин «урбопочвы»: урбоаллювиально-луговые или урбочерноземно-луговые.

Растительность данной игровой зоны представлена преимущественно естественными растениями флоры региона, негативные факторы на ней проявляются в меньшей степени. Тем не менее, пятна выпадения растений, или их неудовлетворительного состояния встречаются. Были отобраны образцы с рафов лунок №1, №4 и №7. С двух точек мы отобрали по 3 образца (с глубин 0—10, 10—20, 20—30 см). Образцы почвы отбирали в 2010 году (площадка №7.3) и в 2011 году (площадки 7.1 и 7.2).

Обобщенные результаты физико-химического исследования представлены в табл. № 4. Анализ полученных данных показал, что тяжелый гранулометрический состав аллювиально-луговой почвы с преобладанием илистых частиц (более 50%) в

физической глине является неблагоприятным для газонной растительности. Поэтому даже небольшое увеличение доли ила в составе физической глины, обнаруженное в урбопочвах рафов на участках с неудовлетворительным состоянием газона, может быть причиной выпадения растений.

Таблица 4. Физико-химические свойства урбопочв под рафами (0—40 см)

Место отбора образцов (состояние газона, номер лунки) Гумус, % Р205 к2о Ы-ЫОз Сухой остаток, % Физ. песок, %, Физ. глина, % Ил, %

мг/100 г почвы

Удовлетворительное, №7 3,2 6,3 56,0 - - 27,4 72,6 47,1

Неудовлетворительное, №7 2,6 4,3 43,0 - - 25,0 75,0 47,9

Удовлетворительное, №1 3,1 6,1 59,0 - - 28,0 72,0 48,2

Неудовлетворительное, №1 2,8 5,9 52,0 - - 24,0 76,0 52,0

Удовлетворительное, №7/1 2,8 8,0 54,3 0,3 0,1 32,4 67,6 44,9

Неудовлетворительное, №7/1 2,7 5,5 43,3 0,2 0,1 29,9 70,1 47,9

Удовлетворительное, №7/2 3,1 5,3 47,0 0,1 0,1 27,8 72,2 48,3

Неудовлетворительное, №7/2 3,0 4,1 44,3 0,3 0,1 27,4 72,6 53,1

Содержание гумуса в отобранных образцах менее 4%, следовательно данные почвы слабогумусированные. Отмечена следующая закономерность - в образцах, отобранных под удовлетворительным состоянием газонного покрытия, содержание гумуса в среднем выше, чем в образцах, отобранных под растениями неудовлетворительного состояния. Данная закономерность прослеживается в целом по всему профилю, но не подтверждается статистически расчетом НСР (таблица 5). Это позволяет сделать вывод, что данный показатель практически не влияет на качество газонного покрытия, тем не менее тенденция к улучшению состояния растений на участках с повышенной гумусированностью для урбоаллювиально-луговых и урбочерноземно-луговых почв имеется.

Обеспеченность аллювиально-луговой почвы подвижным фосфором и обменным калием высокая. При этом в среднем содержание обменного калия в почвенных горизонтах рафов с удовлетворительным растительным покровом (60,25 мг/100 г) достоверно выше, чем в почвенных горизонтах рафов с неудовлетворительным растительным покровом (51,25 мг/100 г).

Для подвижного фосфора характерна аналогичная тенденция (среднее значение 7,44 мг/100 г под удовлетворительным газоном и 5,96 мг/100 г под неудовлетво-

рительным газоном), однако разница между этими значениями ниже величины НСР. Естественно, что на фоне высокой обеспеченности урбопочв элементами питания, было бы некорректным делать вывод об отсутствии влияния фосфора и калия на качество газонного покрытия.

Обеспеченность урбопочв рафов нитратным азотом оценивается как низкая, однако в почве под газоном с неудовлетворительным состоянием растений его больше (0,19 мг/100 г против 0,17 мг/100 г), чем под удовлетворительным газоном, статистическая разница находится на уровне НСР.

Таблица 5. Оценка достоверности разницы в содержании гумуса и элементов питания в верхнем слое (0-10 см) урбопочв рафов

Показатель Удовлетворительное состояние растительного покрова Неудовлетворительное состояние растительного покрова Разница, ± НСР

Гумус, % 3,54 3,13 +0,41 0,42

Р205 мг/100 г 7,44 5,96 +1,48 1,5

К20, мг/100 г 60,25 51,25 +9,00 8,69

N-N03. мг/100 г 0,17 0,19 -0,02 0,02

Вклад каждого из рассмотренных показателей невелик, но в совокупности они заметно влияют на состояние растений газонного покрытия: при уменьшении ила в составе физической глины, увеличении содержания гумуса и росте обеспеченности доступными элементами питания состояние газона улучшается, и прежде всего за счет формирования в подобного рода условиях сбалансированного водно-воздушного режима поверхностного слоя урбоаллювиальной почвы.

3.3. Зависимость состояния растительного покрова реплантоземов функциональной зоны «фервей» от экологических факторов

Территория, которую занимает игровая зона «фервей», равна 30,0 га, что составляет примерно 49% от общей площади гольф-поля. Верхняя 20-сантиметровая толща грунта представляет собой насыпной слой - смесь верхней части горизонта А аллювиально-луговых, аллювиально-слоистых, черноземно-луговых почв поймы, который сгребался и складировался в бурты перед началом перепланировки рельефа территории будущего гольф-поля. Нами эти почвы были диагностированы как поверхностно гумусированные технозёмы (реплантозёмы), сложенные тяжелыми суглинками, с горизонтом А нативных аллювиальных почв. С 2010 по 2011 год на фервеях лунок №№ 2, 4, 5, 7 на местах с удовлетворительным и неудовлетворительным состоянием газона отбирались почвенные образцы. Результаты анализов представлены в таблицах 6 и 7.

Анализ результатов почвенного обследования территории фервеев свидетельствует, что равномерность растительного покрова на фервее, как и на рафе, зависит

от гранулометрического состава: если содержание ила в физической глине реплан-тоземов выше 30 %, то на растительном покрове начинают появляться свидетельства неудовлетворительного состояния растений.

Содержание гумуса в почве под удовлетворительным состоянием газона в поверхностном слое в среднем составило 2,17%, в то время как под неудовлетворительным состоянием газона - 2,55%. Однако статистически эта разница не подтверждается (табл.8).

Таблица 6. Физико-химические свойства реплантоземов фервеев, 2010 г.

Место отбора образцов (состояние газона, номер лунки) Гумус, % р2о5 к2о Физ. песок Физ. глина Ил

мг/100г %

Удовлетворительное, №5 1,5 5,1 44,0 58,8 41,2 29,2

Неудовлетворительное, №5 1,7 5,2 41,0 49,1 50,9 32,9

Удовлетворительное, №2 2,8 6,9 55,0 32,6 67,4 44,2

Неудовлетворительное, №2 2,7 5,0 51,0 32,4 67,6 45,7

Таблица 7. Химические свойства реплантоземов фервеев, 2011 г.

Место отбора образцов (состояние газона, номер лунки) Гумус, % р2о5 к2о N-N03 Сухой остаток, %

мг/100 г

Удовлетворительное, №4 2,6 3,7 35,0 0,4 0,1

Неудовлетворительное, №4 3,3 2,9 31,3 0,7 0,1

Удовлетворительное, №5 1,7 5,0 35,3 0,3 0,1

Неудовлетворительное, №5 1,8 5,8 37,3 0,2 0,1

Удовлетворительное, №7 2,3 6,6 46,3 0,2 0,1

Неудовлетворительное, №7 3,2 7,9 55,7 0,3 0,1

Обеспеченность реплантозема доступным фосфором и калием высокая. Значения содержания подвижного фосфора в реплантоземах лунок с удовлетворительным газонным покрытием (3,78 мг/100 г) ниже, чем в реплантоземе под неудовлетворительным состоянием растений (5,02 мг/100 г). Такая же закономерность отмечена и для обменного калия (39,33 мг/100 г под удовлетворительным газоном и 46,00 мг/100 г - под неудовлетворительным газоном), статистически эта разница подтверждается превышением над величиной НСР.

Таблица 8. Оценка достоверности разницы в содержании гумуса и элементов

Показатель Фервеи Грины

УС* НС Разница, ± НСР УС* НС Разница, ± НСР

Гумус, % 2,17 2,55 -0,37 0,54 0,57 0,78 -0,21 0,20

Р205 мг/100 г 3,78 5,02 -1,24 1,22 2,74 2,40 +0,34 0,36

К20, мг/100 г 39,33 46,00 -6,67 5,95 6,75 7,50 -0,75 0,70

N-N03. мг/100 г 0,47 0,64 -0,17 0,18 0,18 0,28 -0,10 0,50

УС - удовлетворительное состояние газона; НС - неудовлетворительное состояние газона

Такая же закономерность отмечена и для обменного калия (39,33 мг/100 г под удовлетворительным газоном и 46,00 мг/100 г - под неудовлетворительным газоном), статистически эта разница подтверждается превышением над величиной НСР.

Обеспеченность реплантозема нитратным азотом оценивается как низкая (менее 0,1 мг/100г) и практически одинаковая под газоном с различным состоянием растений.

Таким образом, зависимость состояния растений от свойств субстрата при условии моделирования свойств почвы с заданными свойствами значительно снижается. Уверенно можно говорить только о важной роли для формирования удовлетворительного газона оптимального содержания фракции физического песка.

3.4. Зависимость состояния растительного покрова конструктоземов функциональных зон гольф-поля «предгрин» и «грим» от экологических

факторов

Игровая зона «грин» занимает немногим менее 1,35 га, что составляет около 2% от общей территории гольф поля. В то же время это самая важная часть отдельно взятой игровой лунки, т.к. именно здесь возникает наибольшее напряжение во время игры и каждый сантиметр газона должен быть в идеальном состоянии. Для устройства гринов нативные почвы обычно не подходят, их располагают на сложном инженерном сооружении - конструктозёме.

«Предгрин» - это окружающая грин часть игровой зоны, сформированная на нативных почвах с применением дополнительного пескования поверхности, что позволяет дать почве этой зоны следующее название: технозём (реплантозём) поверхностно гумусированный запескованный, сложенный тяжелыми суглинками, с горизонтом А, представленным аллювиальными почвами.

На гольф-поле «Дон» газон зоны гринов и предгинов в целом соответствуют требованиям, установленным для спортивных сооружений подобного класса. Однако нами были определены площадки, где состояние газона требовало коррекции. Всего было выбрано 8 площадок для отбора почвенных образцов: грин гольф академии 1 (ГА1), грин гольф академии 2 (ГА2), грин лунки №1 с

удовлетворительным (Г1 У) и неудовлетворительным (Г1 Н) состоянием газонного покрытия, грин лунки №2 с удовлетворительным (Г2 У) и неудовлетворительным (Г2 Н) состоянием газонного покрытия и грин лунки №4 с удовлетворительным (Г4 У) и неудовлетворительным (Г4 Н) состоянием газонного покрытия.

Определение содержания элементов питания и гумуса показало, что эти параметры не дают ответа на вопрос о причинах ухудшения состояния газона (рис. 6).

Это объясняется, как спецификой создания конструктоземов гринов -основная массовая доля несущего слой дерна приходится на песчаную фракцию с минимальной примесью верхового торфа, так и алгоритмом агротехнических работ на данных игровых зонах, подразумевающим использование исключительно минеральных удобрений, с очень частым кошением и регулярной аэрацией газонного покрытия.

Рис. 6. Содержание гумуса (1) и нитратного азота (2) в почвах гринов гольф-поля «Дон» (в слое 2-9 и 9-20 см): У - удовлетворительное состояние газона;

Н - неудовлетворительное состояние газона

Содержание нитратного азота, низкое. На участках грина с неудовлетворительным состоянием газона содержание нитратов заметно выше 0,21 мг/100 г против 0,15 мг/100 г в почве под удовлетворительным газонным покрытием (рис. 6). Это связано с тем, что в почве под газоном и под пятном выпадения растений, процессы нитрификации идут неодинаково. В почве под равномерным газонным покрытием, нитратный азот потребляется растениями, а в почве под неудовлетворительным состоянием азот аккумулируется.

Показатели содержания подвижного фосфора, обменного калия приведены на рис. 7.

В образцах почвы под удовлетворительным и не удовлетворительным состоянием газонного покрытия количество этих элементов питания высокое, но четкой зависимости состояния растительного покрова от их количества не обнаружено, следовательно, эти показатели также не информативны и не позволяют однозначно ответить на вопрос о причине возникновения неравномерного дернового покрытия.

Определение сухого остатка показало, что на участках всех исследуемых гринов следы засоления полностью отсутствуют.

мг/ЮОг 14 -С

12

10

1111111

1М11111

ГА1ГА2 Г1 Г1 Г2 Г2 Г4 У Н У Н У

Рис. 7. Содержание обменного калия (1) и подвижного фосфора (2) в почвах гринов гольф-поля «Дон» (в слое 2-9 и 9-20 см):У-удовлетворительное состояние газона; Н - неудовлетворительное состояние газона

Таким образом, подводя итог всего выше изложенного, можно отметить что содержание гумуса одинаково низкое, а подвижных элементов питания практически одинаково высокое на участках с различным состоянием газона и не влияет на его качество, что обусловлено высокой долей песчаной фракции в гранулометрическом составе, высоким уровнем уходных работ, частыми подкормками элементами питания, частым низким кошением.

Лимитирующим фактором качества растительного покрова является гранулометрический состав, его утяжеление негативно влияет на качество газонного покрытия. Пескование - главный прием по борьбе с этим негативным фактором, -оказывает эффективное улучшающее действие на состояние газонной растительности.

4. Влияние микробиологически:* свойств конетруктозёмов гольф-поля на состояние газона

Для определения микробиологических свойств конетруктозёмов гольф-поля, нами было отобрано 20 почвенных образцов: 6 образцов с 4-летних газонов гринов лунки №1.2,4. два образца с 6-летнего газона гольф академии. 6 образцов с рафов лунки №4.7, шесть образцов с фервеев лунки № 4.5,7 с удовлетворительным и неудовлетворительным состоянием газона. В отобранных образцах проводился анализ обилие Азотобактера методом обрастания почвенных комочков (методом посева на среде Эшби). С полученными результатами можно ознакомиться в таблице 9.

Результаты свидетельствуют, что активность азотобактера на 7 день наблюдений выше в образцах почвы, отобранной на пятнах с выпадением растительности, к 14-ому дню показатели сравниваются. И только на старом газоне гольф-академии тенденция обратная: более высокая активность азотобактера зафиксирована в образцах почвы, отобранной под удовлетворительным состоянием газона. Активность азотобактера в почвах разных игровых зон различна. Наиболее высокая активность этого показателя в нативных почвах рафов, на втором месте находится игровая зона

фервея, и наиболее низкая активность азотобактера обнаружена в конструктоземах зоны гринов. Но если на гринах активность этого рода бактерий выше под удовлетворительным газоном, то на рафах и фервеях активность азотобактера, наоборот, выше в почвах пятен, где обнаружено неудовлетворительное состояние растений.

Таблица 9. Обилие Азотобактера в почве разных игровых зон гольф-поля под раз__ным состоянием растительности___

Игровая зона Состояние растительности Активность азотобактера

7 дней 14 дней

% ± га НСР % ± ІСІ НСР

Грин ГА (6 лет) Удовлетворительное 9,03 0 2,5 30 92,2 0 1,0 9,8

Неудовлетворительное 5,0 +4,3 52,6" +39,6

Грины (4 года) Удовлетворительное 1,03 0 85,5 0

Неудовлетворительное 41,8 -40,8 85,7 -0,2

Фервеи Удовлетворительное 81,7 0 2,7 12,9 91,6 0 2,5 7,7

Неудовлетворительное 94,5 -12,8 99,4 -7,8

Рафы Удовлетворительное 84,9 0 1,8 9,7 100 0 - -

Неудовлетворительное 94,8 -9,9 100 0

Еще более информативным оказалось определение количественных показателей микробного сообщества, участвующего в минерализации органических веществ. Число актиномицетов составляло порядка 106 КОЕ/г воздушно сухой почвы(табл. 10).

Таблица 10. Численность бактерий, потребляющих органические и минеральные соединения азота, в конструктоземах гольф-поля «Дон» под газоном с удовлетворительным (УС) и неудовлетворительным состоянием (НС) растений

Бактерии, потребляющие

Грин расположение № лунки Возраст газона, годы Состояние газона Органические формы азота (среда МПА) Минеральные формы азота (среда КАА)

КОЕ*/г воздушно-сухой почвы х 106

Гольф академия паттинг 6 УС 11,8 + 2,24 20,6+1,56

1 4 УС 5,66 ± 0,62 8,82 + 0,44

НС 1,07 + 0,16 14,2 + 2,4

Игровое 2 4 УС 2,64 + 0,13 7,28 + 0,71

поле НС 1,24 + 0,36 11,0 + 3,51

4 4 УС 2,3 + 0,2 3,82+1,07

НС 3,12 + 0,68 12,9+1,6

*КОЕ - колониеобразующие единицы

Значение Кмин в условиях нарушенное™ травяного покрытия достигает значение 13,3, так же была установлена сильная отрицательная корреляция (г= - 0,72) между значение Кмин и содержанием органического вещества в исследованных образцах почвы. Это позволяет сделать вывод о том, что в верхних горизонтах конструз-тозёмов гринов с нарушенным травяным покрытием действительно интенсивно протекают процессы дегумификации.

Численность аммонификаторов в почве 6-летнего газона оказалась достоверно выше по сравнению с почвами всех трех молодых газонов, либо имелась тенденция к достоверности различий = 3,1-5,5 при а = 0,05). Это объясняется поступлением большего количества органического вещества, что и обеспечило высокую численность данной группы бактерий в дерновом слое под газоном гольф-академии (6-летним газоном). Под изреженным растительным покровом (4-летние газоны основного игрового поля) поступление органического вещества с растительными остатками уменьшилось, и сложились условия для преимущественного развития автохтонных микроорганизмов, которые способны к использованию трудноразлагаемых органических веществ, в частности, гуминовых. Это ведет к дальнейшему разрушению органического вещества почвы и снижению ее плодородия.

Был также проведен ориентировочный анализ биоразнообразия автохтонных микроорганизмов в исследуемых конструктоземах по морфологии колоний, выросших на крахмало-амиачной среде (КАА) (табл. 11).

Таблица 11. Оценка биоразнообразия доминантных и субдоминантных видов бактерий и актиномицетов в конструктозёмах гольф-поля «Дон», __выросших на среде КАА (аналитик A.B. Горовцов) _

Грин расположение № Лунки Возраст газона, годы Состояние газона Всего морфотипов Грам + Гра м- Акти- но-мице-ты Доминирующая по численности микробиота

Гольф академия па-тинг 6 УС 12 4 3 5 Грам-

1 УС 6 2 2 2 Грам+

4 НС 6 2 2 2 Грам+

Игровое поле УС 3 1 1 1 Грам-

2 4 НС 6 2 2 2 Грам-

УС 10 5 2 3 Грам-

4 4 НС 7 2 4 1 Грам-

Выявленные типы бактериальных колоний подвергались выделению в чистую культуру и окрашивались по Граму. Биоразнообразие оценивалось по числу разных морфотипов колоний, а доминирующие виды - по численности колоний определенного морфотипа. Учитывались только доминантные, субдоминантные виды и виды среднего обилия, т. е. те, относительная численность которых превышала 10%. Наибольшее биоразнообразие характерно для гринов гольф-академии (6-летний газон),

где было отмечено семь типов бактериальных колоний и пять различных видов ак-тиномицетов. На гринах основного игрового поля (4-летний газон) биоразнообразие бактерий оказалось ниже, причем наиболее сильно снижено было число видов акти-номицетов.

Таким образом, биоразнообразие автохтонных микроорганизмов в исследованных почвах мало зависит от состояния травяного покрытия, отражая способность данной группы адаптироваться к дефициту свежего органического вещества, поступающего с растительным опадом.

Низкое биоразнообразие можно расценивать как индикатор несбалансированности микробного сообщества в почвах молодых газонов, ведущей к снижению экологической устойчивости такой системы.

ВЫВОДЫ

1. Почвенный покров Доно-Аксайской поймы представляет собой сложную полигенетическую систему почв, обладающих разнообразным составом и комплексным характером пространственной организации. На исследуемой территории основу почвенного покрова до начала строительства гольф-поля составляли аллювиально-луговые насыщенные почвы различной мощности. Для них были характерны: повсеместная карбонатность (белоглазка с 60 см), тяжелый гранулометрический состав с высоким участием ила, наличие в нижней части гумусового слоя признаков переувлажнения в виде ржавых пятен Ре2+. Практически все почвы были в той или иной степени засолены.

2. Глубокая мелиоративная трансформация ландшафта кардинально изменила почвенно-экологическую ситуацию некогда бывшего сельскохозяйственного угодья. Деятельность человека по формированию нового ландшафта и конструированию почв с заданными свойствами привела к увеличению пестроты почвенного покрова: на территории, где до строительства гольф-поля выделялось 5 почвенных контуров, в настоящее время обнаружено 15 почвенных разностей, в том числе два новых типа почв - реплантозем и конструктозем.

3. Удовлетворительная оценка травяного покрова разных функциональных зон (раф, фервей, грин) гольф-поля характеризуется 100 % проективным покрытием, характер сложения травостоя сомкнуто-диффузный, что позволяет оценить состояние газона в 5 баллов. Проективное покрытие на участках с неудовлетворительным состоянием растительности снижено: на рафах до 74 % (3,6 балла), на фервеях до 75% (4 балла), на гринах до 86% (4,3 балла), что характеризует сложение травостоя, как диффузно-мозаичное.

4. Исследование зависимости состояния растительного покрова от свойств почв показало, что наиболее существенное влияние на него в любой игровой зоне гольф-поля оказывает гранулометрический состав почвы. Неблагоприятным для газонной растительности является преобладание илистых частиц в составе физической глины.

5. Показатели почвенного плодородия - содержание гумуса, обменного калия, подвижного фосфора - влияют на состояние газонного покрытия на территории межигровой зоны гольф-поля «раф» (скальпированная аллювиально-луговая почва): с увеличением содержания элементов питания и гумуса состояние растительности

улучшается. На территории функциональных зон «фервей» (реплантозем) и «грин» (конструктозем) по причине искусственно поддерживаемого с учетом потребностей газона этих игровых зон сбалансированного питания обеспеченность элементами питания не является диагностическим показателем для выяснения причин выпадения растительности.

6. Результаты исследования микробиологических свойств конструктозёмов гольф-поля показали, что биоразнообразие аминоавтотрофов в исследованных почвах не зависит от состояния травяного покрытия, отражая способность данной группы микроорганизмов адаптироваться к дефициту свежей органики, обычно поступающей с растительным опадом (К минерализации равен 13,3). Со временем в кон-структозёмах стабильность микробиологических сообществ растет из-за увеличения числа видов микроорганизмов.

РЕКОМЕНДАЦИИ

На основании полученных в ходе исследовательской работы данных выработаны рекомендации, которые могут быть использованы в повседневной работе гринкиплерской службой гольф-поля «Дон».

1. На участках с тяжелым гранулометрическим составом, при отсутствии плоскостного стока и нормального дренирования атмосферной и ирригационной влаги, рекомендуется провести мероприятия по облегчению верхнего горизонта конструктозёмов посредством применения приема кернования, аналога локального щелевания, либо применения аэрификации с выемкой керна с последующим песко-ванием территории.

2. Аэрацию рекомендовано выполнять дважды в год в весенний и осенний период во избежание травмирования газонного покрытия при высоких летних температурах.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Безуглова О.С., Романюта Е.М., Горбов С.Н. Почвенный покров Доно-Аксайской поймы в районе станицы Старочеркасская [Электронный ресурс]/ Е.М. Романюта // Современные проблемы науки и образования. - 2012. - № 5; URL: http://\v\vw.science-education.ru/pdf/2012/5/209.pdf (40%, 0,5 пл.).

2. Безуглова О.С., Горбов С.Н., Горовцов A.B., Карпушова A.B., Полякова A.B., Романюта Е.М. Агрохимические и микробиологические свойства конструктозёмов гольф-поля и их влияние на состояние газона [Текст]/ Е.М. Романюта // Проблемы агрохимии и экологии. - 2012. - №4. - с. 14-17. (20%. 0,16 пл.).

3. Романюта Е.М., Горбов С.Н., Безуглова О.С. Особенности урбоаллюви-альных почв межигровых зон гольф-поля и их влияние на формирование псевдона-тивных газонных покрытий [Электронный ресурс]/ Е.М. Романюта // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ). - Краснодар: КубГАУ, 2013. - №03(87); URL:http://ej.kubagro.ru/2013/03/pdf/50.pdf (50%, 0,4 пл.).

4. Романюта Е.М., Горбов С.Н., Безуглова О.С.Зависимость состояния растительного покрова игровой зоны «фервей» гольф-поля от экологических факторов [Электронный ресурс]/ Е.М. Романюта // Политематический сетевой электронный

научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ). - Краснодар: КубГАУ, 2013. - URL:

Работы, находящиеся в печати: 1. Горбов С.Н., Романюта Е.М., Безуглова О.С.Специфика формирования антропогенно-преобразованного почвенного покрова гольф-поля - крупнейшего спортивного сооружения юга европейской части России [Электронный pecypcl/ Е.М. Романюта// Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 2, 2013. URL: Работы, опубликованные в других изданиях:

1. Безуглова О.С., Романюта Е.М., Вусатенко М.В. Аллювиально-луговые почвы окрестностей ст. Старочеркасской [Текст]/ Е.М. Романюта // Материалы конференции «Проблемы экологии сельскохозяйственного производства», Донской Аграрный Университет. - пос. Персиановка., 2007., - с 32-33. (40%, 0,08 п.л).

2. Романюта Е.М., Вусатенко М.В. Содержание тяжелых металлов в синовиально-луговых почвах в районе ст. Старочеркасской [Текст]/ Е.М. Романюта // Материалы конференции «Экологические проблемы. Взгляд в будущее», Южный Федеральный Университет. - Ростов-на-Дону, 2007., - с. 91-92. (70%, 0,08 п.л.).

3. Романюта Е.М. Физические свойства аллювиалыго-луговых почв Доно-Аксайской поймы [Текст]/ Е.М. Романюта // Материалы докладов XV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносв-2008» / МГУ. -М., 2008., - С. 110. (100%, 0,08 п.л.).

4. Романюта Е.М., Вусатенко М.В. Физические свойства аллювиально-луговых почв Доно-Аксайской поймы [Текст]/ Е.М. Романюта // Материалы V Всероссийского съезда почвоведов им. В.В. Докучаева. — Ростов-на-Допу: Ростиздат, 2008. - с.87. (80%, 0,08 п.л.).

5. Романюта Е.М. Влияние свойств почв и антропогенных субстратов на состояние газонного покрытия гольф-поля в условиях Доно-Аксайской поймы [Текст]/ Е.М. Романюта // Материалы Всероссийской научной конференции XIV Докучаевские молодежные чтения. - Сантк-Петербург., 2011., - с. 76-77 (100%, 0,08 п.л.).

6. Горбов С.Н., Безуглова О.С., Романюта Е.М. Генезис и свойства антропогенно-преобразованных почв Доно-Аксайской поймы на территории голь-поля «Дон» и качества газонного покрытия [Текст]/ Е.М. Романюта // Материалы VI Всероссийского съезда почвоведов им. В.В. Докучаева. - Петрозаводск - Москва., 2012., - с 407-408 (40%, 0,08 п.л.).

7. Карпушова A.B., Романюта Е.М. Состояние газонной растительности и активность азотобактера в конструктоземах гольф-поля «Дон» в районе станицы Старочеркасской [Текст]/ Е.М. Романюта // Материалы докладов XX Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносв-2013». Секция «Почоведение» / МГУ. -М., 2013., - С. 126. (70%, 0,08 п.л.).

8. Романюта Е.М. Конструктоземы гольф-поля «Дон» в районе станицы Старочеркасской [Текст]/ Е.М. Романюта // Материалы докладов XX Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2013». Секция «Почвоведение» / МГУ. - М., 2013., - С. 143. (100%, 0,08 п.л.).

Подписано в печать 14.05.13. Формат 60 * 84 /is- Бумага офсетная.

Печать офсетная. Усл. печ. л 1,0. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 зкэ. Заказ Ne 2936.

Отпечатано в типографии ЮФУ 344090, г. Ростов-на-Дону, пр. Стачки, 200/1. Тел. (863) 247-80-51.

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Романюта, Евгений Михайлович, Ростов-на-Дону

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"

на правах рукописи 042 01359443 & Jо/

РОМАНЮТА ЕВГЕНИИ МИХАИЛОВИЧ

ВЛИЯНИЕ СВОЙСТВ ПОЧВ И АНТРОПОГЕННЫХ СУБСТРАТОВ НА ПРОИЗРАСТАНИЕ ГАЗОННОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ В УСЛОВИЯХ

ДОНО-АКСАЙСКОЙ ПОЙМЫ

03.02.08 - экология (биологические науки)

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель:

доктор биологических наук профессор О.С. Безуглова

Ростов-на-Дону 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

Введение....................................................................................................................................................................4

1. Обзор литературы..................................................................................................................................................................................11

1.1 .Общие понятия о поймах и их происхождении........................................................11

1.2. Пойменные процессы................................................................................................................14

1.3. Аллювиальные процессы......................................................................................................16

1.4. Гранулометрический состав аллювиальных отложений............................17

1.5. Типы речных пойм, характер их рельефа и растительность........................19

1.6. Характеристика условий почвообразования........................................................25

1.6.1. Рельеф............................................................................................................................................25

1.6.2. Гидрография и гидрология..........................................................................................26

1.6.3. Климат..........................................................................................................................................27

1.6.4. Растительность......................................................................................................................32

1.6.5. Почвообразующие породы..........................................................................................34

1.7. Газонное покрытие спортивных сооружений......................................................35

1.8. Экологические особенности газонных покрытий спортивных сооружений........................................................................

2. Методика и объект исследования............................................................................................42

2.1. Методика исследования................................................................................................................42

2.2.Характеристика почвенного покрова в районе исследования....................44

2.2.1.Естественный почвенный покров................................................................................44

2.2.2. Преобразованный почвенный покров....................................................................61

3. Влияние свойств почв и антропогенных субстратов на произрастание газонной растительности в условиях Доно-Аксайской поймы на примере гольф-поля «Дон»......................................................................................76

3.1. Оценка состояния газонного покрытия гольф-поля «Дон»..........................76

3.2. Зависимость состояния растительного покрова от почвенно- 89

экологических факторов урбопочв функциональной зоны гольф-поля «Раф»........................................................................................

3.3. Зависимость состояния растительного покрова реплантоземов функциональной зоны «фервей» от экологических факторов................. 111

3.4. Зависимость состояния растительного покрова конструктоземов функциональных зон гольф-поля «предгрин» и «грин» от экологических

факторов.................................................................................. 126

4. Влияние микробиологических свойств конструктозёмов гольф-

поля на состояние газона............................................................ 137

Выводы................................................................................... 151

Рекомендации по обслуживанию газонного покрытия гольф-поля

«Дон»......................................................................................

Список литературы................................................................... 154

Приложения............................................................................. 164

Введение

Актуальность исследования. Почва является средой обитания большого числа живых организмов, которые существуют и размножаются только в том случае, если выполняются все их экологические требования. На современном этапе развития биосферы отмечается глубокое взаимодействие общества и природы, в ходе которого разумная человеческая деятельность становится определяющим фактором. В этих условиях почва, являясь основной депонирующей средой и испытывая на себе максимальное влияние антропогенеза, гарантирует, тем не менее, выполнение своих экологических функций и в отношении человека.

Согласно экологическому энциклопедическому словарю (Дедю, 1989) субстрат (от лат. зиЬз^аШБ, буквально — подстилка) это опорный экологический элемент, служащий в некоторых случаях и питательной средой, для наземных организмов субстратом является почва. Но не всегда почва в естественном (природном) своём сложении может обеспечить потребности современного общества. Для решения этой проблемы человек, применяя накопленные знания о природе живого и неживого, создает рукотворные ландшафты, именуемые в научной литературе антропогенными, в основе которых лежат антропогенные (техногенные) субстраты - технозёмы (Етеревская и др., 1984; Лысак и др., 2003).

Одной из разновидностей техноземов являются конструктоземы - почвы, формирующиеся на специально отсыпанных грунтах со слоистой вертикальной структурой, задаваемой в соответствии с потребностями, создаваемых на них зеленых насаждений, гидрогеологическими условиями, и положением в рельефе.

Строительство гольф-поля в пойме р. Дон вблизи станицы Старочеркасская означало не только появление крупнейшего на юге России спортивного сооружения, но и создание уникального рукотворного ландшафта, характеризующегося специфическими агроклиматическими признаками, не

всегда благоприятными для выращивания растительности, в том числе и газонных трав. Поэтому формирование этого ландшафта осложнялось необходимостью модулирования рельефа и создания ряда почв и почвоподобных образований, отвечающим всем экологическим требованиям для обеспечения идеального состояния газона игровых и межигровых зон.

Появление и распространение нового типа почвоподобных образований и соответственно ландшафтов спортивных сооружений вызывает научный интерес к их функционированию и развитию. Однако это стимулируется не только вопросами фундаментальной науки, но и запросами практики. Собственников спортивных сооружений не могут интересовать закономерности педогенеза, им необходимо обеспечить создание и поддержание высококачественного газонного покрытия, а его в свою очередь можно получить только на основе знаний о почвенных свойствах и процессах, происходящих внутри искусственно созданных почвенных разностей.

Цель исследования. Изучить влияние свойств почв и антропогенных субстратов на произрастание газонной растительности в условиях Доно-Аксайской поймы.

Задачи исследования:

1. Провести почвенное обследование территории Доно-Аксайской поймы в районе строительства гольф-поля;

2. Исследовать проективное покрытие газонов гольф-поля «Дон»;

3. Исследовать зависимость от экологических факторов состояния растительного покрова разных функциональных зон гольф-поля: раф (скальпированная аллювиально-луговая почва), фервей (реплантазем), грин и предгрин (конструктозем).

4. Исследовать взаимосвязь микробиологических свойств конструктозёмов гольф-поля с состоянием газонного покрытия.

Научная новизна исследований. В работе приводится сравнительная характеристика конструктозёмов (на примере гольф-поля «Дон») с природными почвами. Исследована взаимосвязь качества газонного покрытия с

экологическим состоянием почв и антропогенных субстратов в условиях Доно-Аксайской поймы при высокой антропогенной нагрузке. Проведено исследование взаимосвязи микробиологических свойств конструктозёмов гольф-поля с состоянием газона. Создана почвенная картосхема функционирующей территории гольф-поля «Дон».

Теоретическая значимость. Показана связь состояния газонного покрытия с экологическими свойствами аллювиально-луговой почвы и антропогенных субстратов, в том числе агрохимическими и микробиологическими свойствами конструктозёмов.

Практическая значимость. Собрана информация об экологическом состоянии крупного спортивного сооружения. Создана почвенная картосхема территории гольф-поля. Полученные результаты используются при обслуживании гольф-поля «Дон». Материалы исследований используются в учебном процессе при чтении курсов: «Экологические функции почв», «Экологические проблемы агрохимии», «Современные проблемы почвоведения», при планировании и организации научных экспериментов аспирантов и студентов в Южном федеральном университете. Они могут быть использованы также природоохранными и научными организациями при проведении экологических исследований. Часть исследований выполнена при финансовой поддержке хоздоговорной темы (договор №3751 от 6.06 2007 г.).

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Тема диссертационной работы соответствует паспорту специальности 03.02.08 -экология (биологические науки), так какк изучение влияния экологических свойств почв и антропогенных субстратов на состояние газонного покрытия в условиях Доно-Аксайской поймы отвечает задачам прикладной экологии в части разработки принципов создания искусственных экосистем и управления их функционированием, а также в плане исследования влияния антропогенных факторов на экосистемы различных уровней с целью разработки экологически обоснованных норм воздействия хозяйственной деятельности человека на живую природу.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Деятельность человека по формированию нового ландшафта и конструированию почв с заданными свойствами для целей спортивного строительства (гольф-поле) привела к увеличению пестроты почвенного покрова.

2. Наиболее существенное влияние на состояние газонного покрытия любой игровой зоны гольф-поля оказывает гранулометрический состав почвы. Преобладание илистых частиц в составе физической глины (более 50%) является неблагоприятным для газонной растительности.

3. Показатели почвенного плодородия влияют на состояние газонного покрытия на территории межигровой зоны гольф-поля «раф» (скальпированная аллювиально-луговая почва) - с увеличением содержания элементов питания и гумуса состояние растительности улучшается; и не влияют на территории функциональных зон «фервей» (реплантозем) и «грин» (конструктозем) по причине искусственно поддерживаемого сбалансированного питания с учетом потребностей газона данных игровых зон.

4. Активность азотобактера в антропогенно преобразованных почвах зависит от степени трансформации почвы в ходе строительства и ее дальнейшего функционирования, а численность аммонификаторов - от возраста антропогенно преобразованных почв. В конструктозёмах при нехватке растительного опада количество автотрофных микроорганизмов больше чем гетеротрофных. Со временем число видов микроорганизмов возрастает, благодаря чему увеличивается и стабильность микробиологических сообществ.

Методика исследования. Исследования проводили в правобережной пойме нижнего течения Дона, в крайней западной части Доно-Аксайской поймы на территории гольф клуба «Дон», (площадь более 62 га). В 2005—2006 г.г. нами в составе экспедиции кафедры почвоведения и агрохимии Южного федерального университета было проведено почвенное обследование территории поймы в районе станицы Старочеркасской на месте предполагаемого строительства гольф-поля «Дон». Было заложено 14

полнопрофильных разрезов, из которых по генетическим горизонтам отбирались почвенные образцы.

Все анализы выполнялись общепринятыми методами: определение гироскопической влаги (ГОСТ 28268-89), содержание гумуса по Тюрину в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26213-84), гранулометрический состав методом пипетки с подготовкой почвы с пирофосфатом натрия (ГОСТ 12536-79), состав водной вытяжки (ГОСТ 26424-85 - 26428-85), определение обменного натрия в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26950), определение подвижного Р205 и обменного К20 по Мачигину в модификации ЦИНАО (ГОСТ 46-42-76), N-N03 - ионометрически (ГОСТ 26951-86), плотность скелета буровым методом.

В период с 2010 по 2011 годы по факту завершения первой очереди строительства гольф-поля «Дон» (лунок 1—9) сотрудниками кафедры почвоведения и оценки земельных ресурсов ЮФУ, с 32 площадок было отобрано 85 почвенных образцов. В ходе отбора проб использовали буровой метод, с применением следующей схемы: с каждой игровой зоны (грин, раф, фервей), отбирали 4 контрольные точки: две в местах с газоном, соответствующим игровым требованиям (хорошее состояние газона), две - в местах, где газон имел некоторые отклонения от нормы - меньшую густоту стояния, отсутствие удовлетворительной окраски газонного покрытия, полное или частичное отмирание газона (неудовлетворительное состояние газона). Для обеспечения репрезентативности отбор проб по описанной схеме проводился параллельно на трех различных игровых лунках гольф-поля. На гринах отбор проб производился с конструктоземов, отличающихся по возрасту газонного покрытия: грин гольф-академии (6-летний газон) и грины основного игрового поля (4-летний газон). Из каждой контрольной точки мы отбирали 3 почвенных образца с трех глубин 0—10, 10—20, 20—40 см.

На основании сделанных фотоснимков по методу A.A. Лаптева (1983) с применением графической программы AutoCAD-2007 была проведена оценка качества газонного травостоя гольф-поля «Дон».

В образцах, отобранных на гринах, были проанализированы

количественные показатели микробного сообщества, участвующего в минерализации органических веществ. Численность бактерий, предпочитающих азот в органической форме (аминогетеротрофы), учитывалась посевом из разведений почвенной суспензии на мясопептонный агар (МПА) по методу глубинного посева, а численность бактерий, использующих минеральные формы азота (аминоавтотрофы) - поверхностным посевом на крахмало-аммичную среду (КАА). Высев производился из разведений 1:1000, 1:10000 и 1:100000. Обилие бактерий рода Азотобактер (%) определяли методом обрастания почвенных комочков, посевом на среде Эшби.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и были опубликованы в трудах следующих конференций: «Экологические проблемы. Взгляд в будущее» (Ростов-на-Дону, 2007); студенческие научно-практические конференции ЮФУ «Недели науки» - 2008—2009 гг.; XIV Докучаевские молодежные чтения (Санкт-Петербург, 2011); Международная конференция студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов 2008 - 2013» в Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова; V Всероссийском съезде Общества почвоведов им. В.В. Докучаева (Ростов-на-Дону, 2008); VI Всероссийском съезде Общества почвоведов им. В.В. Докучаева (Петрозаводск, 2012).

Личный вклад автора. Постановка цели и задач, планирование экспериментов проводилось при участии автора. Автор участвовал в полевых, лабораторных исследованиях, в анализе полученных результатов, в составлении картосхем и выработке рекомендаций.

Автор глубоко признателен за помощь в работе научному руководителю д.б.н., профессору О.С. Безугловой, заведующему кафедрой почвоведения и оценки земельных ресурсов, д.б.н., профессору B.C. Крыщенко и всем сотрудникам кафедры почвоведения и оценки земельных ресурсов ЮФУ, преподавателям кафедры микробиологии доценту А.В Поляковой., ассистенту A.B. Горовцову.

Особую благодарность автор выражает к.б.н., заведующему лабораторией

биогеохимии НИИ Биологии ЮФУ - С.Н. Горбову за организацию и обеспечение работ при проведении полевых экспериментов, а также консультации по вопросам специфики строительства, функционирования и эксплуатации гольф-поля.

1. Обзор литературы 1.1. Общие понятия о поймах и их происхождении

Аллювиальные почвы изучались многими авторами (Полынов, 1909; Шраг, 1957; Девятов, 1965, Новикова, 1971; Биленко, Логвиненко, 1978; Муромцев, 1984; Лепилин, 1989; Шеремет, Афанасьева, 1991; Кораблев и др., 1994; Добровольский, 2005; Шиов, Панкова, 2006).

Магистерская диссертация Василия ВасильевичаДокучаева, которую он защитил в 1878 году, тоже была посвящена аллювиальным почвам и носила название «Способы происхождения речных долин Европейской России». В ней он изложил оригинальную теорию образования речных долин путём постепенного развития процессов линейной эрозии (Докучаев, 1948).

Поймой называется та часть речной долины, которая периодически заливается на более или менее длительное время полыми водами реки (Шраг, 1957).

Пойма представляет сложный элемент ландшафта, непрерывно изменяющийся с возрастом страны.

В долинах рек откладывается сносимый талыми и дождевыми водами рыхлый материал, состоящий из песчаных, пылеватых и глинистых частиц, а также органических остатков.

Количество и состав этого сносимого с водораздельных пространств и откладываемого в речных долинах материала зависит от различных природных условий и прежде всего от горных пород, которыми сложены междуречные пространства.

Большое влияние на характер и количество пойменных отложений оказывают климат и степень ос