Сосновые экосистемы в условиях аэротехногенного загрязнения, их сохранение и реабилитация (13.04.2009)

Автор: Мартынюк Александр Александрович

№ п/п Объект исследований Площадь ослабленных лесов, IDN на разном удалении

от предприятий

тыс. га 2-4 км 6-10 км (20 км

1 Воскресенский стационар 0,3 357 349 412

2 Дзержинский стационар 14 724 519 462

3 Братский промрайон 111 1585 910 -

Исследованиями установлено, что выбросы химических и цементных предприятий г. Воскресенска приводят к большей подщелачиваемости (от 5,8 до 9,2 рН) снега, чем Дзержинского промышленного комплекса. В связи с высокой долей пылевых выбросов здесь существенно повышается содержание нерастворимой фракции в снежном покрове (до 73 % в составе среднестатистической пробы снега), тяжелых металлов (в 4 раза выше, чем на Дзержинском стационаре) и, как следствие, на 20 % увеличивается суммарное поступление техногенных веществ в лесные насаждения.

Большая часть изученных загрязнителей, поступающих с промышленными выбросами, накапливается преимущественно в лесной подстилке (для условий Дзержинского стационара среднее содержание ванадия в подстилке в 12 раз выше, чем в почве; ртути – в 8 раз; свинца – в 4 раза; цинка – в 2,7; меди – в 2,3; стронция – в 2; никеля – в 1,8; фтора – в 1,6 и бериллия – в 1,2 раза, что свидетельствует о ее высокой поглотительной способности и важной экологической роли в условиях загрязнения. Среднее содержание кислоторастворимого фтора в лесной подстилке насаждений, произрастающих в зоне воздействия промышленных предприятий г. Братска, в 3 раза выше, чем в верхнем слое почвы.

В условиях компактного расположения предприятий по отношению к лесным массивам (Дзержинский стационар), связь расстояния от источников выбросов с концентрацией примесей в снегу, лесной подстилке, почве и хвое однозначно характеризуется отрицательным знаком, то есть с увеличением расстояния содержание веществ закономерно снижается. Вместе с тем, величины коэффициентов корреляции между концентрацией загрязнителей и расстоянием к источнику выбросов невысокие и не превышают 0,5; наибольшие значения характерны для лесной подстилки, наименьшие – для почвы. При наличии многих источников с разными объемами выбросов, расположенных среди лесных массивов (Воскресенский стационар), концентрации некоторых примесей в снегу (плотный остаток, фториды, нитраты, калий, большинство тяжелых металлов) имеют более тесную связь с расстоянием к основным источникам выбросов. Концентрации других соединений (хлориды, сульфаты, аммоний, натрий, никель) больше связаны с близко расположенными («местными») источниками загрязнения. В таких условиях величина и знак коэффициентов корреляции варьируют в зависимости от химического элемента и компонента экосистемы.

Лесные насаждения существенно трансформируют химический состав техногенных выпадений, проникающих через их полог. В снегу под сосновыми насаждениями накапливается в 1,8 раза больше сульфатов, в 1,4 раза – хлоридов, в 1,3 раза – кальция и пылевых веществ, в 1,2 раза – аммонийного азота, чем на открытом месте. В спелых и перестойных насаждениях наблюдается устойчивая тенденция к повышению кислотности и содержания загрязнителей в снегу, почве и лесной подстилке в приствольном и подкроновом пространстве при сравнении с «окнами». Содержание сульфатной серы, нитратного и аммонийного азота, в природных осадках увеличивается по ряду: над кронами < в окнах< под подстилкой <под кронами < под эллювиальным горизонтами почв < в стволовом стоке. Максимальные техногенные нагрузки в лесных насаждениях создаются в подкроновом пространстве и, особенно, вокруг стволов деревьев.

С использованием суммарных показателей загрязнения Zc [Сает, Ревич, 1988] впервые для лесных территорий получены картосхемы загрязнения снегового покрова, почв, лесных подстилок и хвои сосны выбросами, позволяющие объективно сравнивать уровни загрязнения лесов на объектах исследований. Так, загрязнение снега в условиях Дзержинского стационара (рис.1) характеризуется как низкое с точки зрения санитарно-гигиенических требований [Методические …, 1987]. Суммарные показатели загрязнения снега в лесных насаждениях Воскресенского стационара выше и достигают в пределах территории лесного фонда Zc = 30 – 120, что объясняется более высоким поступлением химических загрязнителей, особенно твердой фракции, в лесные массивы за зимний период.

3. Биоморфологические реакции сосны обыкновенной на воздействие промышленного загрязнения

Исследованиями установлено изменение показателей состояния хвои сосны (цвет, величина хлорозов и некрозов, размеры, масса), продолжительности ее жизни и густоты охвоения побегов при хроническом воздействии промышленных выбросов. К наиболее информативным визуальным признакам повреждения деревьев сосны обыкновенной в таких условиях промышленного загрязнения относятся продолжительность жизни хвои и густота охвоения побегов хвоей старших возрастов, а наибольшее повреждение ассимиляционных органов наблюдается в верхних частях кроны деревьев I–II классов Крафта.

При остром поражении дополнительными показателями являются величина некрозов и изменение окраски хвои, которая происходит вследствие первоочередного сокращения в ней хлорофилла при сохранении каротина и ксантофилла.

Продолжительность жизни хвои сосны обыкновенной как генотипический признак незначительно варьирует в насаждениях с различными условиями местопроизрастания в пределах одной географической территории вне зон воздействия промышленных выбросов (табл.2). Это чрезвычайно важно для мониторинга состояния сосновых лесов в условиях аэротехногенного загрязнения, так как через срок жизни хвои можно характеризовать состояния деревьев независимо от их возраста и типов леса.

Таблица 2

Продолжительность жизни хвои сосны обыкновенной в различных типах условий местопроизрастания за пределами зоны воздействия промышленных выбросов

№№ п/п Район исследований Тип леса (тип условий

местопроизрастания) Продолжительность жизни хвои, лет

Молодняки, средневозрастные (30-50 лет)

1 Нижегородская обл., Затонский лесхоз С. зеленомошно-лишайниковый (А2) 4

2 Нижегородская обл., Дзержинский лесхоз, Ильинское л-во С. зеленомошниковый (В2)

С. зеленомошниково-лишайниковый (А2) 4

3 Московская обл., Егорьевский лесхоз

Куровской лесхоз С. черничный (В2-С2)

С. сложный с елью (С2) 3(октябрь-ноябрь)

4 Смоленская обл.,

Вяземский лесхоз С. сложный (С2-3)

С.сфагновый (С5) 4-5

4, редко 5

Приспевающие, спелые (70-100 лет)

5 Нижегородская обл., Затонский лесхоз

С.зеленомошниковый (А2)

С. зеленомошниково-лишайниковый (А2) 4, редко 5

6 Московская обл., Егорьевский лесхоз, Куровской лесхоз,

Истринский лесхоз С. черничный (В2-С2)

С. сложный с елью (С2)

С. кисличник (С2) 3-4 (октябрь)

3 (октябрь-ноябрь)

3-4 (октябрь)


загрузка...