Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow БЖД arrow Предотвращение химического и бактериального загрязнения полосы отвода железных дорог

МИКРОЭЛЕМЕНТЫ ПОЧВЫ

На рост и развитие растений существенное влияние оказывает содержание в почве микроэлементов. В связи с этим на территориях транспортных предприятий периодически проводятся исследования состояния почв, в том числе на содержание микроэлементов. Такое исследование было проведено в 2011 году на участке 12 км Горьковской железной дороги Юдинской дистанции пути на протяжении 200 м (см. глава 1 § 1.3).

Отбор проб проводили на экспериментальном участке, который разбит на делянки с длиной по 25 м вдоль железной магистрали. При удалении от железнодорожного пути по полосе отвода ширина всех делянок была ограничена присутствием реки и составляла от 23 до 35 м.

Отбор проб проводили в направлении перпендикулярном железнодорожному полотну с шагом 2 м на расстоянии 10 м.

Отбор проб осуществляли методом конверта [3, 4] на двух горизонтах 0-5 см и 5-20 см.

При исследовании почв полосы отвода установлено, что среда всех исследованных проб почв находится в интервале от слабокислой до нейтральной, что характерно для почв, на которых не проводятся агротехнические мероприятия, и почв городов. Показатель pH зависит от содержания в ней органических соединений. Реакция незагрязненных почв, например, луговых - слабокислая. Смещение pH в нейтральную сторону будет тем больше, чем больше в почве органических соединений. Приведенные в табл. 2.2 и 2.3 данные позволяют предположить,

что в районе пролегания железных дорог органических соединении в исследуемой почве достаточное количество.

Отмечено, что при изучении реакции почвенной среды вдоль железнодорожного полотна на глубине 0 -5 см почвенная среда ближе к слабокислой, а на глубине 5 - 20 см - к нейтральной. По мере удаления от железнодорожного полотна среда проб почв на глубине 0 - 5 см меняется от нейтральной до слабокислой. Можно предположить, что на показатель pH у подошвы рельса влияют физико-химические характеристики щебеночного балласта.

Таблица 2.2

Определение pH почвенной суспензии вдоль железнодорожного полотна

Расстояние, м

Глубина забора пробы почвы, см

pH

Среда

25

0-5

6,6

нейтральная

5-20

6,8

нейтральная

50

0-5

6,3

слабокислая

5-20

6,8

нейтральная

75

0-5

6,4

слабокислая

5-20

6,8

нейтральная

100

0-5

6,6

нейтральная

5-20

6,8

нейтральная

125

0-5

6,5

слабокислая

5-20

6,8

нейтральная

150

0-5

6,4

слабокислая

5-20

6,8

нейтральная

175

0-5

6,4

слабокислая

5-20

6,8

нейтральная

200

0-5

6,4

слабокислая

5-20

6,8

нейтральная

Таблица 2.3

Определение pH почвенной суспензии при удалении от железнодо-__рожного полотна__

Расстояние, м

Глубина забора пробы почвы, см

pH

Среда

2

0-5

6,8

нейтральная

5-20

6,6

нейтральная

4

0-5

6,6

нейтральная

5-20

6,4

слабокислая

6

0-5

6,2

слабокислая

5-20

6,2

слабокислая

8

0-5

6,3

слабокислая

5-20

6,2

слабокислая

10

0-5

6,3

слабокислая

5-20

6,4

слабокислая

При определении качества почв определяли также содержание подвижного фосфора, обменного калия, марганца, цинка и гумуса в зависимости от глубины почвенного слоя вдоль железнодорожного полотна и при удалении от подошвы рельсов (табл. 2.4 - 2.5).

Таблица 2.4

Содержание основных почвенных элементов в пробах (вдоль железнодорожного полотна и по глубине залегания горизонтов)_

Расстояние, м

Глубина

забора

пробы,

см

Гумус,

%

Р:05,

мг/кг

к2о,

мг/кг

2п,

мг/кг

Мп,

мг/кг

25

0-5

7,3

330

325

91,3

6,0

5-20

2,0

215

125

80,3

5,3

50

0-5

6,1

295

275

96,9

11,5

5-20

1,8

204

125

83,8

9,7

75

0-5

6,2

274

255

92,0

9,3

5-20

2,0

185

133

79,9

8,1

100

0-5

7,0

320

295

109,2

6,2

5-20

1,8

166

125

100,3

5,6

125

0-5

7,5

335

305

90,8

6,7

5-20

2,2

205

135

80,4

6,0

150

0-5

6,0

273

264

106,9

10,0

5-20

1,7

197

113

95,1

8,9

175

0-5

6,3

265

245

98,7

9,7

5-20

2,1

185

127

87,8

7,9

200

0-5

7,2

310

291

107,3

6,7

5-20

1,4

152

123

99,6

5,9

Калий в растительном организме играет большую роль, участвуя в функционировании и регуляции его основных процессов жизнедеятельности, таких как рост и размножение, транспорт питательных веществ и др. Дефицит калия приводит к нарушению метаболических процессов, что приводит к замедлению скорости роста и развития растений, так называемому эффекту «скрытого голодания» и далее к появлению хлороза и омертвлению тканей растений.

Содержание калия в почвенных образцах, отобранных на разных глубинах, снижалось при увеличении глубины отбора пробы. Изменение содержания калия при удалении от железнодорожного полотна на двух рассматриваемых почвенных горизонтах была стабильной. При удалении от подошвы рельсы содержание калия увеличивалось и достигало максимального значения в поверхностном слое на расстоянии 10 м от железной дороги. Анализ содержания калия вдоль железнодорожного полотна показал, что в верхнем горизонте его концентрация в 2-2,5 раза выше, чем в нижнем на всех исследуемых делянках. На участке, расположенном ближе к железнодорожному мосту и остановочной платформе, содержание калия было высоким.

Таблица 2.5

Содержание основных почвенных элементов в пробах (при удале-__ нии от подошвы рельса) __

Расстояние, м

Глубина

забора

пробы,

см

Гумус.

%

Р205,

мг/кг

к2о,

мг/кг

2п,

мг/кг

Мп,

мг/кг

2

0-5

6,2

177

209

99,2

7,3

5-20

1,6

162

162

86,8

7,0

4

0-5

7,0

221

300

95,9

9,8

5- 20

1,6

226

209

83,8

9,0

6

0-5

7,4

296

447

88,6

12,6

5-20

2,2

254

138

80,1

11,7

8

0-5

7,2

315

425

81,7

3,9

5-20

2,3

224

165

76,4

3,2

10

0-5

8,3

322

Более

500

103,0

6,7

5-20

3,1

231

170

95,5

6,0

Согласно нормативным агрохимическим документам содержание калия в почве характеризуется «низким» при концентрации от 5 до 7; «средним» - от 7 до 10; «повышенным» - от 10 до 12; «высоким» - от 12 до 15 и «очень высоким» - свыше 15 мг/кг. Поэтому содержание калия во всех изученных образцах, отобранных в полосе отвода почв, относятся к качеству типа очень высокое (цис. 2.6).

а: 350

| 300

аз

ф 200

? 150

о

  • * 100
  • 50 0
  • 50 100 150 200
  • 25 75 125 175

глубина забора пробы 0-5 см глубина забора пробы 5-20 см норма

расстояние, м

Содержания гумуса в пробах почвы при удалении от подошвы рельса показывает увеличение его процентного содержания для обоих горизонтов (рис. 2.7). Наибольшая его концентрация достигается на расстоянии 10 м от полотна. В верхнем слое содержание гумуса выше, чем в нижнем в 3-4 раза за счет присутствия травяного покрова и лиственных кустарников и деревьев. Однако даже на удалении от железнодорожного полотна содержание гумуса меньше рекомендованного на 70 %. Важным элементом питания растений является фосфор. Растения потребляют его главным образом в виде ионов ортофосфорной кислоты. Поступивший в растения фосфор необходим для биосинтеза нуклеиновых кислот и нуклеопротеидов и участвует в построении цитоплазмы и ядра клеток. Он содержится в фитине — запасном веществе семени, который используется как источник фосфора во время прорастания, а также в фосфатидах, сахарофосфатах, витаминах и многих ферментах. В тканях растений присутствуют в небольших количествах также неорганические фосфаты, которые играют важную роль в создании буферной системы клеточного сока и служат резервом фосфора для образования различных фосфорорганических соединений. В растительной клетке фосфор играет исключительно важную роль в энергетическом обмене, участвует в разнообразных процессах обмена веществ, деления и размножения. Особенно велика роль этого элемента в углеводном обмене, в процессах фотосинтеза, дыхания и брожения.

Содержание гумуса в почвах полосы отвода при удалении от

Рис.2.7. Содержание гумуса в почвах полосы отвода при удалении от

железнодорожного полотна

расстояние, м

Нормативными документами концентрации Р205 в почве рассматриваются как «очень низкие» - 0 - 20; «низкие» - 20 - 50; «средние» - 50 -100; «повышенные» - 100 - 150; «высокие» -150 - 200 и «очень высокие» более 200 мг/кг. Проведенные исследования показали, что содержание фосфора в образцах почв на глубине 0- 5 см и 5 - 20 см немного увеличивается при удалении от железнодорожного полотна. Содержание фосфора вдоль железнодорожной магистрали практически не меняется. Содержания фосфора изменяется от 265 до 330 мг/кг в верхнем и от 152 до 215 мг/кг в нижнем горизонтах. Таким образом, в верхнем горизонте отмечается очень высокое содержание фосфора, а в нижнем горизонте снижение его концентрации до 113 мг/кг. Можно предположить, что на содержание фосфора в почве влияет богатая данным компонентом растительная биомасса, что в свою очередь приводит к образованию богатой подстилки и возвращает подвижный фосфор в почвенные горизонты.

Марганец относится к группе необходимых для жизни микроэлементов. Его содержание в литосфере составляет 0,1%, но в почве его содержание выше, что связано с концентрированием его растениями. К аккумуляции марганца способны ржавчинные грибы, некоторые диатомовые водоросли и бактерии, из животных - рыжие лесные муравьи. В живых организмах марганец выполняет функцию активатора некоторых ферментов, участвующих в дыхательном цикле, фотосинтезе и биосинтезе нуклеиновых кислот. При его недостатке у растений наблюдается угнетение роста, появление признаков некроза и хлороза.

Среднее значение концентрации марганца в почве по Республике Татарстан составляет 11,0 мг/кг. Содержание марганца в почве полосы отвода представлено на рис.2.8.

8 10

расстояние, м

СК

то

о_

ь

I

ф

I

средняя концентрация по РТ

глубина забора пробы 0-5 см

глубина забора пробы 5-20 см

Цинк является одним из микроэлементов, необходимых для нормального здорового роста и размножения растений. Его концентрация в растительных тканях варьируется от 5 до 100 мг/кг. Цинковое голодание нарушает углеводный обмен веществ у растений, процесс образования хлорофилла, изменение морфологических признаков растения. Основным источником цинка для растений является почва. Этот элемент легко адсорбируется как минералами, так и органическими компонентами почвы. Поэтому в большинстве типов почв наблюдается его аккумуляция в поверхностных горизонтах [5]. Недостаток цинка в почвах приводит к нарушению обмена веществ, снижению продуктивности растений и качества их продукции. Средние значения количества цинка в почве по Республике Татарстан 38,5 мг/кг. Содержание цинка в почве полосы отвода показано на рис.2.9.

На выбранном участке полосы отвода железной дороги изучали видовое представительство растительного покрова. Непосредственно у подошвы рельса и в пространстве между рельсами главных путей на всем протяжении опытного участка произрастали единичные растения (табл. 2.6), относящиеся в основном к рудеральным, придорожным, выдерживающим серьезную экологическую нагрузку (одуванчик лекарственный, пырей ползучий, горец птичий). При этом не было обнаружено участков с развитой растительностью высших отделов в пределах путей и междупутья. Часть территорий была занята зелеными мхами. На некоторых участках он приобретал характер сплошного покрова, что свидетельствует об избыточной увлажненности почвы, т.к. бриевые мхи являются индикаторами увлажнения почвы (Мангутова Л.А. и др., 1997).

х

§

  • 100
  • 60
  • 20
  • 0

Глубина забора пробы 0-5 см

Глубина забора пробы 5-20 см

-

/ средняя концентрация по РТ

2 4 6 8 10

расстояние, м

Таблица 2.6

Виды растений, произрастающих на различном расстоянии от железнодорожных путей на опытном участке «12 км» Адмиралтейская слобода Казанского отделения ГЖД (в графах указано количество растений на единицу площади)

Семейство

Род

Расстояние, м

0

1

2

5

10

20

30

Осоковые

Осока

-

-

-

2

6

6

10

Злаковые

Пырей

-

ед.

1

15

13

7

5

Костер

-

-

-

2

3

1

-

Вейник

-

-

-

1

3

2

3

Сложно

цветные

Полынь

ед.

ед.

1

2

2

1

-

Крестов

ник

-

ед.

-

1

-

-

-

Мелколе

пестник

ед.

2

2

Тысяче

листник

ед.

ед.

1

2

1

1

-

Одуванчик

ед.

ед.

ед.

1

2

-

-

Цикорий

-

-

-

2

-

1

1

Пижма

-

-

ед.

1

5

3

3

Ромашка

-

-

ед.

1

-

-

-

Мать - и -

мачеха

-

-

-

1

-

2

1

Розоцвет-

ные

Лапчатка

-

-

-

-

-

1

3

Манжетка

-

-

-

-

-

1

2

Бобовые

Клевер

-

ед.

-

-

1

2

-

Донник

-

-

ед.

-

4

3

1

Гречиш

ные

Горец

ед.

ед.

1

-

2

1

2

Кресто-

цветные

Икотник

-

-

-

1

2

1

4

Пастушья

сумка

-

-

-

-

1

-

-

Кленовые

Клен

-

-

ед.

1

1

1

-

Ивовые

Ива

-

-

-

-

ед.

-

-

Тополь

-

-

-

-

ед.

-

1

Всего

22

ед.

ед.

3+ед.

35

48+ед.

34

41

В полосе отвода встречались растения, относящиеся к распространенным рудеральным видам, такие как тысячелистник обыкновенный, крестовник клейкий - характерный обитатель полотна железной дороги, полынь - чернобыльник, заселяющий пустоши и придорожные пространства (Марков М.В., 1979). Состояние растений было охарактеризовано в основном как угнетенное, растительный покров был значительно изрежен, у растении встречались низкорослость, уменьшенная площадь листовой пластинки и другие отличные от нормы признаки [9].

В работе [1] был исследован экофизиологический эффект воздействия выбросов автомобильного транспорта на растительные объекты. Ее авторы указали на необходимость учета высокой чувствительности растений к постоянному действию низких концентраций загрязнителей.

Железнодорожный транспорт является источником поступления в окружающую среду многих токсических соединений. Были проанализированы: наличие повреждений, отклонений в развитии и наличие нехарактерных морфологических признаков у растений, выросших в зоне железнодорожных путей и на территориях, близкорасположенных к железной дороге. Так, трехлетние побеги американского клена (о возрасте растения судили по количеству камбиальных слоев на срезе одревесневшего побега) имели высоту от 55,8 до 67, 2 см. Сравнение данных с контрольными образцами - растениями того же вида, выросшими на значительном удалении от железной дороги, показало уменьшение длины побега у «железнодорожных» растений практически в 3 раза по сравнению с нормой. При этом отмечалась мелколистность и деформация листовой пластинки, а также резкое, почти в 4 раза снижение площади листа.

У некоторых растений, входящих в состав растительных сообществ, примыкающих к железнодорожным путям, присутствовали признаки некротических поражений, которые могли являться следствием попадания на их поверхность токсических соединений. Так даже на листьях американского клена, растения чрезвычайно приспособленного к условиям городской среды и высокому уровню токсических соединений в воздухе, были обнаружены отмершие, засохшие участки посреди листовых пластинок и по их краю.

Максимального выражения угнетенность растительности достигала в придорожных зонах с выраженным пешеходным движением и у остановочных посадочных платформ. Санитарно-гигиеническое состояние таких участков было оценено как неудовлетворительное ввиду крайней захламленности территории бытовым мусором. На поверхности почвы обнаруживались темные маслянистые пятна, глубина проникновения локальных загрязнений -10-15 см.

На расстоянии 2 метров от путей в среднем встречалось 3-4 растения на 1 м2, всего были обнаружены растения только 7 видов.

На расстоянии 5 метров от подошвы рельса главного пути было отмечено произрастание на 1м2 в среднем 35 растений, относящихся к 15 видам. Максимальное количество встреченных растений, приходящихся на единицу площади, составило 77, минимальное - 10. На территории, расположенной на откосе четного главного пути, имеется очагово-развитая растительность практически на протяжении всего опытного участка. Здесь было обнаружено увеличение видового разнообразия по сравнению с участком вблизи полотна, видом-доминантом являлся пырей ползучий. Найдено несколько экземпляров полыни веничной, обычный одуванчик лекарственный, костер безостый, икотник серый и цикорий.

На расстоянии 10 метров от подошвы рельса видовое и численное многообразие еще больше увеличивалось. На некоторых участках обнаруживалось до 82 растений на 1м2. Средние значения составили 48 растений на 1 м2 территории. Видовое многообразие определялось наличием 16 основных видов. Было отмечено появление осок, донника, костра, мелколепестника, пижмы обыкновенной и некоторых других видов. Плотной дерновины злаки в данных местообитаниях не образовывали.

На исследованной территории была характерна кустарниковая и древесная растительность, включающая взрослые растения и поросль клена американского, тополя и ивы. Территории на расстоянии 20 метров от железной дороги включали в основном древесные растения защитной полосы насаждения с более изреженным травянистым покровом. Общий показатель видового многообразия на удалении 20 метров от железной дороги составлял 15 видов на 1 м2 территории, где на данной площади приходилось в среднем 34 растения. На расстоянии 50 метров от железнодорожных путей отмечено 11 видов / м2 площади и 41 растения / м". Отмечается изменение состава растительного покрова и численности растений, а также фитоценоза в сторону уменьшения, что связано, вероятнее всего, с приближением данной территории к береговой полосе р. Казанки. В растительном покрове начали преобладать виды, характерные для обедненных песчаных почв прибрежных местообитаний.

Следует отметить, что на участке пойменного луга вне зоны воздействия железной дороги видовое многообразие растений составляло в среднем 18-20 видов растений на единицу площади, а общее среднее число растений на 1 м" было равно 340. Это доказывает, что на участках в полосе отвода железной дороги происходит значительное нарушение естественного растительного покрова. На всем протяжении полосы отвода чаще всего встречались рудеральные, сорные виды, приспособленные к неблагоприятным условиям среды обитания, такие как крестовник, полынь-чернобыльник, полынь веничная, полынь горькая, горец птичий-спорыш. Обычным компонентом травяного покрова изучаемых территорий является одуванчик лекарственный - космополитное, полиморфное растение, залежи, насыпи, обочины дорог, пустыри и т.п. (Губанов И.А, Киселева К.В. и др., 1990).

Отмечено также массовое произрастание видов - показателей нарушенное™ растительного покрова. Губанов и Киселева (1990) отмечают, что в фитоценозах со сложившимся естественным флористическим составом участие донника обычно небольшое, но оно непременно возрастает там, где естественный покров нарушается. Донник белый и донник лекарственный, мелколепестник острый семейства сложноцветных -индикаторы нарушенных сообществ встречаются в обилии повсеместно в полосе отвода железных дорог.

Таким образом, на опытном участке «12 км» Адмиралтейская слобода при изучении территорий, разноудаленных от железной дороги, наблюдалась четкая тенденция к увеличению видового и численного многообразия растений при удалении от железнодорожного полотна. Однако виды растительного покрова существенно отличались от показателей нативного сообщества - пойменного луга, а в составе растительного покрова присутствовала значительная часть рудеральных видов, что говорит о нарушенности данного сообщества.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >
 

Популярные страницы