Фитоценозы трав внепойменных лугов в качестве вегетативных фильтров для минимизации загрязнения водных объектов азотом: потенциал использования

Авторы

  • Олег Иванович Родькин Международный государственный экологический институт им. А. Д. Сахарова, Белорусский государственный университет
  • Андрей Анатольевич Бутько Международный государственный экологический институт им. А. Д. Сахарова, Белорусский государственный университет

Ключевые слова:

буферная полоса, фитоценозы трав водораздельных лугов, Salix alba, азот, фитоэкстракция, эвтрофикация

Аннотация

В статье представлены результаты оценки фитоэкстракционной способности фитоценозов трав внепойменных лугов в конструкции буферных полос используемых для минимизации загрязнения водных экосистем азотом. Научная новизна работы заключается в установлении фитоэкстракционной способности фитоценозов трав в отношении азота, а также их влияния на потенциал снижения критической нагрузки по эвтрофикации. Естественные фитоценозы представлены 312 ассоциациями трав, произрастающих на пяти растительных формациях (луговых пустошей (ЛП), нормальных суходольных лугов (НСЛ), суходольных временно избыточно увлажняемых лугов (СВИУЛ), заболоченных лугов (ЗЛ), торфяных лугов (ТЛ)).

Биологическое накопление элемента в надземной фитомассе растительных ассоциаций варьирует от 50,3±17,1 кг/га (СВИУЛ) до 56,4±23,9 кг/га (НСЛ). Ценозы трав луговых пустошей обладают минимальным уровнем накопления азота, который составляет 5,2±2,5 кг/га. Среди растительных формаций (НСЛ, СВИУЛ, ЗЛ, ТЛ) значимых отличий в уровнях аккумуляции азота не отмечено. Внутри растительных формаций НСЛ и ЗЛ выявлены значимые отличия в уровнях биологического накопление элемента ценозами трав.

В растительных формациях НСЛ, СВИУЛ, ЗЛ, ТЛ аккумулирующая способность азота фитоценозами естественных лугов уступает аккумулирующей способности ивы белой на 43,2–49,6 %; в формации ЛП – 94,8 %.

В двух ассоциациях трав значение фитоэкстракционной способности значительно превышает аккумулирующую способность ивы; в четырех ассоциациях трав значения аккумулирующей способности сопоставимы.

Фитоценозы луговых пустошей обладают минимальным удельным потенциалом снижения критической нагрузки по эвтрофикации (0,012·10–2–0,033·10–2 экв. кг  PO₄³⁻ /м2). другие растительные формации обладают более существенным удельным потенциалом, который в среднем составляет 0,187·10–2 экв. кг  PO₄³⁻ /м2 варьируя от 0,053·10–2 до 0,528·10–2 экв. кг  PO₄³⁻ /м2.

Результаты исследований могут быть востребованы при трансформации естественных ландшафтов, а также реализации конструкторских решений связанных с проектированием искусственных ландшафтов, используемых для улучшения качества природных вод, а также максимизации будущих экосистемных услуг.

Биографии авторов

  • Олег Иванович Родькин, Международный государственный экологический институт им. А. Д. Сахарова, Белорусский государственный университет

    доктор биологических наук, профессор; директор

  • Андрей Анатольевич Бутько, Международный государственный экологический институт им. А. Д. Сахарова, Белорусский государственный университет

    кандидат биологических наук, доцент кафедры энергоэффективных технологий

Библиографические ссылки

  1. Melnik EA, editor. Natsional’naya sistema okruzhayushchey sredy v Respublike Belarus’: rezul’taty issledovaniya, 2024 god [National environmental monitoring system in the Republic of Belarus: observation results, 2024]. Minsk: Belhydromet; 2024. 550 p. Russian.
  2. Naumenko MA. Evtrofirovaniye ozer i vodokhranilishch: uchebnoye posobiye [Eutrophication of Lakes and Reservoirs]. Saint Petersburg: Russian State Hydrometeorological University; 2007, 99 p. Russian.
  3. K vodnoy bezopasnosti Belarusi: svod. otchet.[Towards Water Security in Belarus: A Summary Report]. Paris: OECD Publ.; 2020. 93 p. Russian.
  4. Ekologicheskiy doklad po strategicheskoy roli v proyekte «Strategii v oblasti okhrany okruzhayushchey sredy v Respublike Belarus’ na period do 2035 goda» [Environmental report on the strategic environmental assessment of the project «Strategy for Environmental Protection of the Republic of Belarus for the period up to 2035»]. Minsk: Ministry of Natural Resources and Environmental Protection; 2021. 221 p. Russian.
  5. Rodzkin AI, Butsko AA. Ekologicheskiye aspekty kontrolya biogennykh elementov i proizvodstva vozobnovlyayemoy biomassy v sel’skokhozyaystvennykh ekosistemakh [Ecological aspects of nutrient control and renewable biomass production in agricultural ecosystems]. Ecological bulletin. 2010;2:117–123. Russian.
  6. Marshall E, Moonen A. Field margins in northern Europe: their functions and interactions with agriculture. Agriculture, Ecosystems and Environment. 2002;89(1/2):5–21.
  7. Borin M, Passoni M, Thiene M, Tempesta T. Multiple functions of buffer strips in farming areas. European Journal of Agronomy. 2010;32(1):103–111.
  8. Dorioz J-M, Wang D, Poulenard J, Trévisan D. The effect of grass buffer strips on phosphorus dynamics – A critical review and synthesis as a basis for application in agricultural landscapes in France. Agriculture, Ecosystems and Environment. 2006;117(1):4–21.
  9. Hickey MBC, Doran B. A review of the efficiency of buffer strips for the maintenance and enhancement of riparian ecosystems. Water Quality Research Journal of Canada. 2004;39(3):311–317.
  10. Kumwimba MN, Akter S, Li X, Dzakpasu M, Ifon BE, Manirakiza B, Muyembe DK, Zhang Y, Huang J, Guadie A.Nutrient and sediment retention by riparian vegetated buffer strips: Impacts of buffer length, vegetation type, and season. Agriculture, Ecosystems and Environment. 2024;369(1):135–146.
  11. Hawes E, Smith M. Riparian buffer zones: functions and recommended widths. Yale: Yale School of Forestry and Environmental Studies, 2005. 15 р.
  12. Schmitt TJ, Dosskey MG, Hoagland KD. Filter strip performance and processes for different vegetation, widths, and contaminants. Journal of Environment Quality. 1999;28(5):1479–1489.
  13. Uusi-Kämppä J, Braskerud B, Jansson H, Syversen N, Uusitalo R. Buffer zones and constructed wetlands as filters for agricultural phosphorus. Journal of Environmental Quality. 2000;29(1):151–158.
  14. Cooper JR, Gilliam JW, Jacobs JC. Riparian areas as a control of nonpoint pollutants. Watershed research perspectives. 1986;60(1):166–191.
  15. Vamerali T, Marchiol L, Bandiera M, Fellet G, Dickinson NM, Lucchini P, Mosca G, Zerbi G. Advances in agronomic management of phytoremediation: methods and results from a 10-year study of metal-polluted soils. Italian Journal of Agronomy. 2012;7(e42):323–330.
  16. Mleczek M, Rutkowski P, Rissmann I, Kaczmarek Z, Golinski P, Szentner K, Strażyńska K, Stachowiak A. Biomass productivity and phytoremediation potential of Salix alba and Salix viminalis. Biomass and Bioenergy. 2010;34(9):1410–1418.
  17. McGrath SP, Zhao FJ. Phytoextraction of metals and metalloids from contaminated soils. Current Opinion in Biotechnology. 2003;14(3):277–282.
  18. Sanko PM. Yestestvennyye luga Belarusi, ikh kharakteristiki i otsenka [Natural meadows of Belarus their characteristics and assessment]. Minsk: Science and Technology; 1983. 247 р. Russian.
  19. Butsko AA, Rodzkin АI, Pashynski VA. Produktsionnyye kharakteristiki Salix alba i yeye fitoekstraktsionnaya sposobnost’ v otnoshenii azota i fosfora [Production characteristics of Salix alba and its phytoextraction ability in regard to nitrogen and phosphorus]. Vesnik BrU. Series 5. Biology. 2023;2:8–18. Russian.
  20. Butsko A, Rodzkin A, Rakovich V, Markitantov N. Otsenka vliianiia urovnia mineral’nogo pitaniia na morfologicheskie parametry i akkumuliatsiiu biogennykh elementov v biomasse bystrorastushchei ivy [Assessment of the influence of the level of mineral nutrition on the morphological parameters and accumulation of biogenous elements in the biomass of the fast-growing willow]. Journal of Belarusian State University. Ecology. 2021;4:54–64. Russian.
  21. Heijungs R, Guinée J, Huppes G. Environmental life cycle assessment of products: guide and backgrounds. Part 1. Leiden: Centrum voor Milieukunde; 1992. p. 96.

Загрузки

Опубликован

2026-08-10

Выпуск

№ 2 (2026): Журнал Белорусского государственного университета. Экология

Раздел

Изучение и реабилитация экосистем

Как цитировать

[1]
Родькин, О. и Бутько, А. 2026. Фитоценозы трав внепойменных лугов в качестве вегетативных фильтров для минимизации загрязнения водных объектов азотом: потенциал использования. Журнал Белорусского государственного университета. Экология. 2 (авг. 2026), 43–53.