Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Азот относится к элементам, биогеохимия которых существенно изменена антропогенной деятельностью. Его соединения, играющие огромную роль в создании биомассы и функционировании природных, и агрогенных экосистем, являются в настоящее время одними из основных загрязнителей атмосферы, типичными загрязнителями природных вод и сельскохозяйственной продукции (Critical loads.., 1992, Mapping .., 1994). Полифункциональность азота проявляется во многих регионах биосферы, по отношению к которым правомочно использование термина "азотная нагрузка". Для большинства территорий азотная нагрузка включает в себя атмотехногенные выпадения (сухие и влажные), применение в агроланд-шафтах высоких и сверхвысоких доз минеральных и органических удобрений, поступление азота с коммунально-бытовыми и промышленными ртходами. Активная миграция некоторых соединений азота, возможность их повышенной аккумуляции в природных Объектах и высокая взаимотрансформация могут быть причиной геохимической дифференциации территорий.
В этих условиях становится актуальным изучение реакции природных и природно-техногенных систем на различные виды поступления азотных соединений и определение для различных л'андшафтов параметров допустимой аккумуляции азота с тем, чтобы уменьшить негативные последствия нарушения природного биогеохимического круговорота этого элемента.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Основной целью исследований было изучение биогеохимических особенностей поведения азота в ландшафтах Московской области с учетом полифункциональности его соединений. В соответствие с этим решались следующие задачи:
1) - провести эколого-биогеохимический мониторинг
содержания азотных соединений в компонентах природных
и сельскохозяйственных ландшафтов области,
2) - изучить пространственные особенности накопления
минеральных и органических соединений азота в почвах и
растительности сопряженных ландшафтов, а также в поверхностных и почвенно-грунтовых водах в зависимости от природных факторов (физико-географических и ландшафтно-геохимических условий территории),
3) - выявить районы повышенной аккумуляции
соединений азота в экосистемах Подмосковья и оценить
влияние техногенных факторов на формирование этих зон,
4) - разработать принципы выделения геохимических
районов с различным уровнем содержания азотных
соединений.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Впервые проведено комплексное изучение биогеохимического распределения азота для такого сложного природно-территориального комплекса как Московская область. Показано, что трансформация биогеохимической структуры ландшафтов под воздействием антропогенной азотной нагрузки (удобрения и атмосферные выпадения) опосредуется природной организацией пространственных выделов различного иерархического уровня. Разработаны подходы к выделению геохимических районов с различным уровнем содержания азотных соединений, на основе которых выявлены территории повышенной и высокой аккумуляции азота в компонентах ландшафтов (почвах, естественной и культурной растительности, поверхностных и почвенно-грунтовых водах).
ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ. 1. В условиях интенсивной антропогенной нагрузки происходит нарушение природного биогеохимического цикла азота, проявляющееся в качественном и количественном изменениях составляющих его круговорота. Высокий уровень агро-атмо-техногенного поступления азотных соединений в сельскохозяйственные районы Московской области способствует образованию геохимических районов с повышенным содержанием минерального азота.
2. Природные условия являются фактором, в значительной степени опосредующим прямое техногенное воздействие и определяющим формы и интенсивность накопления соединений азота в экосистемах.
3. Геохимическая дифференциация соединений азота происходит в элементарных ландшафтах и в более сложных ландшафтно-геохимических системах.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ Актуальность темы, обусловленная необходимостью выработать количественные критерии оценки состояния компонентов окружающей среды по отношению к нетрадиционным загрязнителям, какими являются соединения азота, и необходимостью индикации зон их преимущественной аккумуляции в ландшафтах, определяет практическую значимость-данной работы:
снижение негативного экологического эффекта поступления в экосистемы значительных количеств азотных соединений,
- индикация природных объектов, в наибольшей степени чувствительных к данному виду воздействия,
возможность более рационального использования дорогостоящих минеральных удобрений в современных рыночных условиях.
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ МАТЕРИАЛЫ. Материалы, положенные в основу данной работы, получены автором при его участии в региональном мониторинге промышленных и сельскохозяйственных загрязнителей на территории Московской области, который проводился лабораторией биогеохимии агроландшафтов ИПФС РАН в 1988-1992 годах. Материалы по применению удобрений в Московской области предоставлены ПИЦ Агрохимслужбы "Московский" МСХ и П РФ. Также были использованы литературные и картографические источники.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ И ПУБЛИКАЦИИ. Основные положения работы были доложены на Всесоюзной конференции "Проблемы рационального использования и охраны природной среды" (Минск, 1990); Всесоюзной школе-конференции молодых ученых "Экологические проблемы в почвоведении и земледелии" (Курск, 1991); Международном совещании по экологическому картографированию (Пущи-но, 1992); Российско-германском рабочем совещании по мо-
делированию переноса азота в ландшафтах (Пущино, 1993); Международной конференции молодых ученых "Конструирование устойчивых агроэкосистем" (Пущино, 1993); Международном симпозиуме "Ecosystem Manipulation" (Англия, 1994); Международной конференции "Global Changes and Geography" (Москва, 1995); заседании отдела агрохимии ИПФС.
По теме диссертационной работы опубликовано 17 статей и тезисов конференций.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и выводов, изложенных на _/02_страницах, иллюстрирована 16 таблицами, 19 рисунками, а также содержит 11 приложений. Список использованной литературы включает 160 наименований, включая 26 источников на английском языке.
Автор выражает глубокую благодарность за постоянную поддержку и содействие работе научному руководителю -д.б.н. Башкину В.Н. Автор очень признателен научному консультанту - профессору, академику РАЕН, д.г.н. Касимову Н.С. за советы и критические замечания во время написания работы.
Автор благодарен сотрудникам ИПФС Орлинскому Д.Б. и Абрамычеву А.Ю. за неоценимую помощь при статистической обработке данных и их компьютерное графическое представление. Автор выражает благодарность своим коллегам по лаборатории д.б.н. Учватову В.П., Русановой Т.В., Смирновой В.П. за помощь в работе и постоянную поддержку.
Автор признателен за ценные консультации и критические замечания всему коллективу кафедры геохимии ландшафтов и географии почв географического факультета МГУ и особо благодарит старшего научного сотрудника кафедры к.г.н. И.П.Гаврилову.