Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние изучаемого вопроса 9
1.1. Лесные экосистемы в условиях техногенеза 16
1.2. Естественные и антропогенные источники тяжелых металлов в биосфере
1.3. Особенности аккумуляции тяжелых металлов растениями 30
1.4. Реакция растений на действие загрязняющих веществ 41
1.5. Картографическое отображение качественной и 46 количественной оценки состояния лесов
1.5.1 Анализ существующих схем зонирования г. Братска 46
1.6. Выводы 53
2. Программа, методика исследований и объём выполненных работ
2.1. Программа исследований 57
2.2. Методика исследований 59
2.3. Объем исследований 66
3. Характеристика объекта исследования 67
3.1 Лесорастительное районирование 67
3.2 Климатические и метеорологические характеристики 79
3.3 Характеристика промышленности и выбросов 83
3.4 Почвенные условия 101 3.5. Выводы 110
4. Комплексная оценка состояния сосновых насаждений
4.1. Анализ экологической структуры древостоев 112
4.2. Моделирование процессов развития и деградации лесных экосистем
4.3. Исследование состояния сосновых древостоев 2-ой генерации
4.4 Исследование состояния хвои древесных пород 138
4.5 Изменение средних таксационных показателей 146
4.6 Математические зависимости между таксационными показателями
4.7 Устойчивость древостоев различного возраста к токсикантам
4.8 Взаимосвязь баллов категории состояния и классов Крафта 168
4.9 Влияние длительного действия промышленного загрязнения 170
на радиальный прирост деревьев
4.10 Особенности распределения влаги в стволах деревьев, в зонах длительного техногенного воздействия
4.11 Мощность лесной подстилки сосновых насаждений, в условиях длительного техногенного пресса
4.12. Особенности естественного возобновления в зонах антропогенного загрязнения
4.13. Состояние подлеска по зонам загрязнения 203
4.13 Выводы 204
5. Зонирование лесных экосистем подверженных воздействию промышленных выбросов
5.1 Предлагаемая схема зонирования лесов поврежденных промвыбросами
5.2 Выводы 217
6. Мероприятия по ведению лесного хозяйства в 218
Нарушенных лесных фитоценозах
Заключение 227
Список литературы
- Особенности аккумуляции тяжелых металлов растениями
- Климатические и метеорологические характеристики
- Моделирование процессов развития и деградации лесных экосистем
- Особенности распределения влаги в стволах деревьев, в зонах длительного техногенного воздействия
Введение к работе
Актуальность темы исследований. Проблема охраны окружающей среды в связи с изменением объема техногенных выбросов в атмосферу с каждым годом становится все более актуальной. Несмотря на существенную научную проработку проблемы взаимодействия лесных экосистем и атмосферных загрязнителей, остались не до конца выясненными закономерности пространственного распределения выбрасываемых химических компонентов в различных элементах лесных экосистем, вопросы оценки степени загрязнения лесов многокомпонентными выбросами и связи состояния насаждений с уровнем снижения содержания техногенных веществ. В конце 90-х годов в связи со значительным спадом производственных мощностей на промышленных предприятиях появляются научно-исследовательские работы о динамике растительных сообществ после прекращения или частичного и значимого снижения техногенного давления [Черненькова, 2002; Залесов и др., 2002; Ганичева и др., 2004]. Однако очень мало исследований по влиянию длительного воздействия техногенного пресса на динамику состояния лесов.
В сложившейся ситуации требуется определение состояния лесов, выявление критериев и индикаторов диагностики жизнестойкости деревьев и древостоев, система комплексного мониторинга лесов, включающая не только наблюдения за биологической составляющей, но и факторами техногенного воздействия. В связи с этим проблема комплексной оценки состояния лесных экосистем вокруг города Братска, подверженных длительному техногенному воздействию является актуальной. Степень разработанности темы исследования. Проблема промышленных эмиссий и повышения устойчивости лесов к техногенному загрязнению рассматривалась многими отечественными учеными, среди них В.А. Алексеев, В.А. Аникеева, Л.Г. Бабушкина, Л.И. Бельчинская, М.В. Волкова, Н.В. Выводцев, В.Н. Габеев, С.Н. Гани-чева, М.Л. Гитарский, Ю.С. Григорьев, Н.Д.Давыдова, А.М. Данченко, Н.И. Данилов, А.В.Дончева, С.В. Залесов, О.Н.Зубарева, Г.М. Илькун, О.А. Катаев, А.Ю. Кулагин, Н.В. Лукина, И.В.Лянгузова, А.А. Мартынюк, Т.А. Михайлова, Б.Н. Норин, Е.Г. Парамонов, И.Н. Павлов, А.А. Рожков, А.С. Рожков, Е.М. Рунова, С.А. Сергейчик, А.П. Смирнов, В.А. Соколов, В.А. Усольцев, В.Ф. Цветков, Т.В.Черненькова, В.Т. Ярмишко и др.
Однако, несмотря на существенную научную проработку проблемы взаимодействия лесных экосистем и атмосферных загрязнителей, остались не до конца выясненными закономерности пространственного распределения выбрасываемых химических компонентов в различных элементах лесных экосистем, вопросы оценки степени загрязнения лесов многокомпонентными выбросами и связи состояния насаждений с уровнем содержания техногенных веществ.
Цель и задачи исследований. Цель исследований - установление закономерностей лесоводственного изменения сосновых насаждений под влиянием длительного воздействия техногенных выбросов; разработка критериев оценки зонирования лесов по степени их ослабления; оценка сукцессионной динамики второй генерации сосняков и изменения их восстановительного потенциала под действием промышленного загрязнения.
Достижение поставленной цели осуществлялось решением следующих задач:
- оценить состояние древостоев и предложить схему зонирования лесов с учетом комплекса воздействия техногенных факторов;
выявить особенности изменения таксационных показателей и строения древо-стоев в зависимости от степени их угнетения;
установить закономерности накопления основных токсикантов в хвое растений;
установить взаимосвязь между состоянием хвойных фитоценозов и степенью техногенного загрязнения;
проанализировать особенности естественного возобновления в лесах при техногенном загрязнении;
- разработать комплекс мероприятий по ведению лесного хозяйства в нарушенных лесных фитоценозах.
Научная новизна:
выявлена реакция сосновых древостоев при длительном воздействии промышленного загрязнения, особенно для древостоев 2-ой генерации;
предложен комплексный подход к зонированию лесов в районе города Братска, с учетом изменений, произошедших в состоянии древостоев, разработана современная схема зонирования лесов вокруг города Братска;
выявлены особенности накопления основных токсикантов в лесах, подверженных техногенному загрязнению, в динамике;
-выявлены особенности естественного возобновления и вторичных сукцессион-ных процессов в зонах техногенного загрязнения.
Теоретическая и практическая значимость работы: разработано зонирование лесов, подверженных длительному воздействию промышленных поллютантов. Предложенный комплекс мероприятий по ведению лесного хозяйства в нарушенных лесных фитоценозах используется в Городском, Братском, Падунском лесничествах, находящихся в зонах действия промышленных выбросов. Результаты исследований использованы при обследовании и оценке ослабленных промышленными выбросами насаждений и комплексном мониторинге лесов в городе Братске по заказ-наряду Министерства науки и образования РФ по научному направлению «Экология и рациональное лесопользование северных территорий», тема НИР «Обоснование принципов и критериев устойчивого лесопользования в бореальных лесах ПриРаанбгоатраь яп»р. оведена в соответствии с планом научно-исследовательских работ Ро-собразования по приоритетному направлению науки и техники «Экология и рациональное природопользование. Мониторинг окружающей среды. Переработка и воспроизводство лесных ресурсов. Прогнозирование биологических и минеральных ресурсов. Сохранение и восстановление нарушенных земель, ландшафтов и биоразнообразия», а также в рамках экологической программы «Муниципальный контракт на оказание услуг, по мониторингу лесов, подвергающихся антропогенному воздействию выбросов промышленных предприятий»(2007-2011)».
Результаты работы внедрены в учебный процесс по дисциплинам «Современные проблемы о лесе», «Урбоэкология и мониторинг» и «Воздействие антропогенных факторов на жизнеспособность лесных экосистем», а также при выполнении курсового и дипломного проектирования студентами и магистрантами специальности «Лесо-инженерное дело», направления «Лесное дело».
Методология и методы исследования. Теоретической и методологической основой исследования явились работы ведущих отечественных и зарубежных ученых в области изучения состояния лесных экосистем, подверженных действию промышленных поллютантов. В работе использованы базовые методы научно-технического познания, математического моделирования и обработки экспериментальных данных. Методика работ предусматривает комплекс полевых и лабораторных методов лесоводственно-таксационных исследований.
Положения, выносимые на защиту:
- выявлены особенности трансформации древостоев на изменение техногенной нагрузки;
-комплексная оценка состояния сосновых насаждений 2-ой генерации;
-особенности процессов естественного возобновления в лесах подверженных аэротехногенному стрессу;
-комплекс мероприятий по ведению лесного хозяйства в нарушенных лесных фи-тоценозах.
Степень достоверности и апробация результатов подтверждается анализом многолетних данных, полученных с использованием научно-обоснованных методик исследований; применением современных математических методов, компьютерных технологий обработки экспериментального материала.
Основные теоретические положения работы и результаты исследований докладывались на научно-технических конференциях: г. Братск (2000-2013 гг.); г. Йошкар-Ола (2001 г.), г. Воронеж (2001 г.), г. Томск (2001, 2005), г. Брянск (2002-2010), г. Минск (2002-2004, 2008), г. Екатеринбург (2002-2005, 2009-2012), г. Иркутск (2004) и др. Личный вклад автора. В основу диссертационной работы положены результаты многолетних исследований, выполненных лично автором.
Благодарности. Выражаю искреннюю благодарность моему научному консультанту д.с-х.н., профессору Е.М.Руновой за ценные советы, а также всестороннюю поддержку на всех этапах работы. Я очень признательна д.т.н., профессору Ю.Н. Алпатову за конструктивные замечания и ценные советы в процессе многолетних исследований. Публикации. По материалам исследований опубликовано 125 научных работ, в том числе 2 монографии, 20 статей в изданиях, рекомендуемых ВАК для опубликования результатов диссертаций.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы, включающего309 наименования, в том числе 32 иностранных. Работа изложена на 262 стр., иллюстрирована 49 таблицами и 139 рисунками.
Особенности аккумуляции тяжелых металлов растениями
В Западной Сибири выполнено множество работ по изучению естественного лесовозобновления на сплошных вырубках [Шиманюк, 1949, 1962; Крылов, 1954; Санников, 1958, 1960, 1966, 1970, 1972; Хлонов, 1962; Маслаков, 1964, 1981, 1984; Колесников и др., 1975; и др.].
Промышленное загрязнение приземных слоёв тропосферы занимает особое место по масштабам и опасности в комплексе антропогенных факторов, отрицательно влияющих на природную среду. Леса санитарно-защитных зон наиболее подвержены влиянию промышленных выбросов, так как являются основным биологическим барьером. Поллютанты оказывают многообразное воздействие на лесные экосистемы. К ним относят изменения в естественных биогеохимических циклах, повреждение ассимиляционного аппарата растений, опосредованное влияние на растительность через изменения условий обитания растений. Однако в литературе недостаточно отражены сведения о динамике лесной растительности в условиях длительного техногенеза, а также о восстановительных процессах при снижении техногенной нагрузки на лесные экосистем.
Длительный период исследований влияния загрязнителей на леса позволил получить важнейшие теоретические и прикладные результаты: 1) установленные механизмы воздействия поллютантов на древесные растения позволили разработать биологические аспекты теории газоустойчивости растений [Антипов, 1975, 1979; Гетко, 1989; Кулагин, 1974, 1980; Мартынюк, 1992, 2004; Николаевский, 1979, 1989; Смит, 1985; и др.]; 2) созданы теоретические основы методов контроля за загрязнением атмосферного воздуха, а также методы прогноза состояния лесных экосистем и трансграничного переноса техногенных веществ [Алексеев А.С., 1997; Алексеев В.А., 1989; Горшков, Ярмишко, 1990; Израэль, 1987, 1989; Степанов, 1992; и др.]; 3) разработаны методологические основы, методы и технологии экологического нормирования [Алексеев А.С. и др., 1986; Мартынюк, 1998; Николаевский, 1979, 1993; и др.]; 4) проведены исследования влияния техногенного загрязнения на фитоценозы [Цветков, 2003; Никонов, 2003; Орлова, 2006; Борисова, 2006; и др.]; 5) подготовлены научно-методические основы эколого-экономической оценки воздействия промышленных эмиссий на фитоценозы [Капелькина, Гаврилов, 1989; Орлова, 2006; и др.].
В конце 90х годов в связи со значительным спадом производственных мощностей на промышленных предприятиях появляются научно-исследовательские работы о динамике растительных сообществ после прекращения или частичного и значимого снижения техногенного давления [Черненькова, 2002; Залесов и др., 2002; Ганичева и др., 2004].
По анализу научно-исследовательских работ, проведённых в районе исследований, можно отметить, что практически нет данных по вопросам восстановительной динамики в лесном растительном покрове для санитарно-защитных зон предприятий данного типа при значительном снижении техногенного давления. Дополнительному изучению подлежат также вопросы влияния на фитоценозы ухудшения гидрологического режима почвы на объектах техногенного воздействия, состояния популяций стволовых насекомых и фитопатогенных грибов. Перечисленное в значительной степени определило цель исследований, их актуальность и теоретическую значимость.
Воздействие атмосферных промышленных выбросов как одного из наиболее значимых факторов, определяющих состояние лесов в индустриально развитых регионах, характеризуется длительной временной протяженностью и значительными географическими масштабами. До настоящего времени ощущается явный недостаток обобщенной информации об ответной реакции лесных экосистем на определенные уровни промышленного загрязнения. Отчасти это объясняется недостаточной изученностью воздействия техногенных эмиссий, как эволюционно относительно нового фактора, на изменение структуры, функций и биогеохимических циклов элементов в экосистемах. Анализ научной литературы свидетельствует, что чаще рассматриваются изменения состояния лесных экосистем при возрастании объема эмиссий. Основной тренд этого процесса, как известно, заключается в нарастании признаков деградации экосистем. Предполагается, что общая направленность техногенной сукцессии противоположна ходу естественных сукцессий и имеет необратимый характер. Несмотря на ряд внешних сходных черт с естественными сменами экосистем механизмы, лежащие в основе техногенных и естественных сукцессий, различаются [Кулагин, 1980; Воробейчик и др., 1994]. Значительно меньше сведений о трансформации лесов при снижении уровня техногенного загрязнения.
При определенном сокращении нагрузки был зафиксирован ряд положительных тенденций, заключающихся в постепенном восстановлении структуры и функций сильно нарушенных лесных экосистем [Черненькова, 2002].
Вместе с тем, крайне редки длительные режимные наблюдения динамики состояния лесов с момента появления техногенного пресса. Такие материалы имеют высокую научно - практическую ценность, так как с наибольшей информативностью отражают специфику процесса трансформации лесных экосистем и могут служить базисом для разработки моделей их «поведения» при разноуровневой техногенной нагрузке.
Климатические и метеорологические характеристики
Как видно из рисунка 1.4 даже относительно небольшая концентрация фтора (до 0,5 мг/л) вызывает гибель и сильное ослабление древостоев. Это еще раз подтверждает высочайшую активность фтора и его губительное действие на растительность. Несомненным является также тот факт, что действие фтора усугубляется влиянием и других загрязняющих веществ. Явление синергизма различных загрязняющих веществ и привело к возникновению такой большой площади поврежденных насаждений.
Вторая схема зонирования предложена Московским специализированным лесоустроительным предприятием. Согласно этой схеме выделены 3 условные зоны: первая - зона сильного влияния промвыбросов, в которую вошли, в основном, усыхающие и погибшие древостои, протяженностью от 8 до 22 км; вторая - зона среднего влияния промвыбросов, в которую вошли сильно ослабленные насаждения, удаленность внешней границы зоны от БрАЗа от 16 до 34 км; третья - зона слабого влияния промвыбросов, объединившая ослабленные, а также здоровые с признаками влияния промвыбросов насаждения; удаленность внешней границы от БрАЗа от 32 до 50 км. К достоинствам этой схемы зонирования следует отнести простоту выделения границ зон, единство лесохозяйственных мероприятий в каждой зоне, однако нет связи зонирования с количеством выбросов, с розой ветров.
Схемы зонирования лесов, находящихся под влиянием промвыбросов, были составлены в 1985-86 годы, когда еще не наступили процессы стабилизации деградации. Задачей является на основе существующих схем зонирования, данных материалов пробных площадей, данных по количеству выбросов, лесохозяйственных мероприятий предложить наиболее оптимальную схему зонирования на основе комплекса различных факторов.
Исходя, из проведенного анализа литературных источников по выбранной тематике, можно сделать следующие выводы:
1. Проблема промышленных эмиссий и повышения устойчивости лесов к техногенному загрязнению является чрезвычайно важной в контексте глобальной и локальной экологической политики. Ослабление лесов вокруг промышленных центров, возникшее в 80-90-х годах прошлого века, отмечается по настоящее время, а среднемноголетняя ежегодная гибель лесов от промышленных выбросов в России составляет около 20 тыс. га (5,7 % от общего усыхания насаждений). Общая площадь лесов в нашей стране, подверженных воздействию промышленных выбросов, достигает 1,3 млн. га, из них доля насаждений с необратимыми и сильными повреждениями составляет 15-20 % [Гитарский, 2007]. При этом площадь ареалов техногенно-загрязненных земель вокруг промышленных объектов отмечается на территории всех федеральных округов и составляет около 18 млн. га [Большаков, 2006, О состоянии…, 2006].
2. В настоящее время в лесном отечественном законодательстве обращено внимание на проблемы загрязнения лесов (статья 51 Лесного кодекса Российской Федерации предусматривает охрану лесов от загрязнения; статья 55 – проведение санитарно-оздоровительных мероприятий, включая «очистку лесов от загрязнения»). Решение вопросов, связанных с предупреждением повреждения лесов техногенными загрязнениями и их реабилитацией, включено в состав подзаконных актов, регламентирующих разработку лесных планов субъекта Российской Федерации, инвентаризации и мониторинга лесов. В связи с этим, актуальны исследования по выявлению закономерностей влияния химических веществ на лесные экосистемы, развитию методов диагностики и комплексного мониторинга лесов при различных видах техногенного воздействия, научному обоснованию системы комплексных мероприятий по повышению устойчивости лесов в условиях техногенеза, взаимоувязанной с формирующимися новыми отношениями в лесном хозяйстве.
3. Многочисленные работы по изучению воздействия загрязнителей на лесные экосистемы и ландшафты, включая накопление, миграцию и трансформацию токсикантов различными компонентами экосистем, изменение лесорастительных условий, видового состава, строения, роста, продуктивности и состояния лесных сообществ под влиянием загрязнения [Глазовская, 1964, 1988; Дончева, 1978; Добровольский, 1978; Кулагин, 1980; Алексеев, Дочинжер, 1981; Смит, 1985; Влияние промышленного.., 1990; Лукина, Никонов, 1991, 1993,1998; Соколова, Дронова, 1993; Ворон, Стельмахова, Коваль, 2000; Цветков, Цветков, 2003 и др.] позволили сформировать научные подходы к оценке динамики состояния лесов при аэротехногенном загрязнении, их естественного восстановительного потенциала, прогнозу возможной смены пород и последствий техногенной деградации лесных сообществ.
4. При изучении разносторонних эффектов влияния загрязняющих веществ техногенного происхождения на растительные организмы и сообщества были установлены механизмы их воздействия на растения, разработаны многие аспекты теории газоустойчивости растений и научно обоснованные ассортименты древесных и кустарниковых пород, устойчивых к фитотоксикантам [Красинский, 1950; Негруцкая, 1970; Илькун, 1971, 1978; Кулагин, 1974, 1980; Тарабрин, 1974; Добровольский, 1978; Николаевский, 1979; Антипов, 1979; Барахтенова, 1988; Рожков, Михайлова, 1989; Гетко, 1989; Бабушкина и др., 1993; Кравкина, 1993; Тарбаева, Ладанова, 1994; Рунова Е.М., 1996; Сергейчик, 2001; Чернышенко, 2001; Kozlovski, Constantinidou, 1986 и др.].
5. Создана теоретическая база практических рекомендации по биодиагностике уровней загрязнения среды, оценки состояния лесных экосистем в условиях техногенеза, комплексного мониторинга лесов и картирования загрязненных территорий [Дончева, 1978; Гудериан, 1979; Григорьева, Новикова, 1980; Кулагин, 1980; Алексеев, 1982, 1989; Протопопов и др., 1990; Горшков, 1991; Цветков, 1991; Черненькова, 1992; Бязров, 1993, 1994; Ковалев, 1994; Мозолевская, 1995; Жидков, 1995; Николаевский, Николаевская, 1995; Николаевский, 1998; Голубева, 1999; Knabe, 1981; Manual.., 1987 и др.]. Значительная часть работ выполнена в сосновых экосистемах.
Моделирование процессов развития и деградации лесных экосистем
Замедление интенсивности деградации можно отнести также за счет снижения общего объема промышленных выбросов, улучшения работы очистных сооружений на предприятиях, а также за счет того, что деревья перешли в разряд ослабленных, усыхающих и сухостойных, когда интенсивность деградации уже не носит явно выраженный характер.
Главным фактором, определяющим степень повреждения древостоев промышленными выбросами, является удаленность их от источников загрязнения.
На основании данных наблюдения за состоянием древостоев на постоянных пробных площадях и оценки уровня загрязнения прослеживается снижение уровня деградации насаждений, т.е. увеличение среднего балла категории состояния в последнее время, идет не столь интенсивно, как прежде.
Исследование состояния хвои древесных пород Исследование состояния хвои сосны проводилось химическим методом, который основан на анализе образцов хвои на содержание фтор ионов, серы общей, алюминия и кремния.
Исследования состояния хвои проводится после визуально-измерительного метода в лаборатории, имеющей аккредитацию (аттестат аккредитации №РОСС.RU.0001.513048) на проведение анализов растительности (Филиал «Центр лабораторного анализа и технических измерений по ВосточноСибирскому региону»). В общей сложности обработаны результаты 50 пробных площадей.
При исследование состояния хвои использовалось зонирование предложенное профессором Руновой Е.М. (1999 год). Зона I, или зона необратимых повреждений древостоя. Протяженность зоны на север от алюминиевого завода примерно 12 км, на юг - 10 км, на запад - 22 км, на восток -22 км. Зона II - зона видимых повреждений древостоев. Внешняя граница зоны находится на расстоянии от БрАЗа на север до 20 км, на юг до 18 км, на запад - 28 км, на восток - 30 км. Зона III - зона скрытых повреждений. Внешняя граница зоны от источника загрязнения находится в радиусе до 50 - 60 км.
По результатам мониторинга лесов в 2006-2008 годах можно сделать следующие выводы: по средним значениям наибольший уровень фторидов содержится в хвое деревьев, расположенных в I и II зоне (в I зоне содержание фторидов составляет 13,76 мг/кг, а во II зоне - 13,38 мг/кг). В III зоне содержание фторидов в среднем составляет 11,41 мг/кг. Наибольшее содержание сульфатов приходится на хвою деревьев, расположенных в I и II зоне (в I зоне содержание сульфатов составляет 12,99 мг/кг, а во II зоне - 11,46 мг/кг). В III зоне содержание сульфатов немного меньше (в среднем составляет 8,54 мг/кг) чем, в фоновой зоне (9,23 мг/кг). По содержанию бенз(а)пирена в хвое деревьев можно отметить следующее: наибольший уровень содержится в хвое деревьев, находящихся во II зоне (в среднем составляет – 0,016 мг/кг); в зонах I и III примерно содержание одинаковое ( в I зоне – 0,012 мг/кг, в III – 0,010 мг/кг).
Проанализировав результаты химических анализов постоянных пробных площадей за период исследований с 2006 по 2011 годы можно сделать следующие выводы: сравнивая значения химического анализа, получили, что содержание в хвое деревьев фторидов изменились в сторону увеличения в I зоне 140 с 13,76 мг/кг до 28,69 мг/кг; во II зоне, наоборот, в сторону снижения с 13,38 мг/кг до 3,59мг/кг и в III зоне с 11,46 мг/кг до 1,48 мг/кг. По содержанию сульфатов серы в хвое деревьев получены следующие результаты: во всех зонах загрязнения произошло увеличения значений (в I зоне с 12,99 мг/кг до 69,29 мг/кг; во II зоне с 11,46 мг/кг до 37,81 мг/кг; в III зоне с 8,45 мг/кг до 39,1 мг/кг). По содержанию алюминия в хвое деревьев можно отметить следующее: в I и II зонах произошло незначительное увеличение значений (в I зоне с 266,98 мг/кг до 321,46 мг/кг; во II зоне с 246,77 мг/кг до 253,00 мг/кг), а в III зоне произошло небольшое уменьшение значений с 328,45 мг/кг до 266,6 мг/кг. По содержанию кремния в хвое деревьев можно отметить следующее: в I и II зонах произошло уменьшения значений (в I зоне 11376,5 мг/кг до 10589,0 мг/кг; во II зоне 12164,6 мг/кг до 12101,1 мг/кг), а в III зоне произошло незначительное увеличение с 13230,4 мг/кг до 13371,3 мг/кг.
В таблице 26 приведено соотношение среднего балла категории состояния на постоянных пробных площадях и усредненные данные по содержанию фторидов и серы в хвое.
Особенности распределения влаги в стволах деревьев, в зонах длительного техногенного воздействия
По мере удаления от промышленных предприятий улучшается общее состояние подроста, увеличивается интенсивность роста, количество подроста и его жизнеспособность. Также по мере удаления от источника загрязнения происходит улучшение среды обитания, которое способствует созданию благоприятных условий для дальнейшего роста и развития подроста.
Одним из наиболее сложных вопросов при мониторинге лесов является их зонирование. В настоящее время нет установленных критериев, по которым оценивается принадлежность древостоев к той или иной зоне повреждения.
В некоторых случаях критерием для установления зон влияния промышленных выбросов служат несколько факторов: предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе, уровень отпада, прирост, процент поврежденных деревьев.
При этом подходе выделяются следующие зоны: I - зона сильного влияния, до 2 км от источника загрязнения, ПДК (в условных единицах) - 0,95 - 0,85; средний уровень текущего отпада (усыхающие на корню) до 45%: отпад по числу стволов до 70%, в некоторых случаях -очаговое усыхание: у всех деревьев основного полога достоверное падение прироста. II - зона среднего влияния, 2 - 4 км от источника загрязнения ПДК - 0,8 0,6; количество деревьев с видимыми признаками повреждения и уровень отпада на 20% ниже, чем в 1 зоне, снижение темпов прироста у отдельных деревьев по сравнению с контролем выявляются не всегда. III - зона слабого влияния, 4 - 8 км от источника загрязнения, ПДК – 0,3 – 0,1; доля деревьев, имеющих видимые повреждения, около 30%, уровень отпада в 1,5 раза выше, чем в контрольной зоне, массовое усыхание деревьев не наблюдается. IV - фоновая зона, далее 8 км от источника загрязнения, ПДК менее 0,1; в некоторых частях лесного массива можно встретить «очаги» ослабленных деревьев, но причины их возникновения не очевидны.[69]
Другие авторы [70] предлагают при зонировании территории учитывать факторы изменения текущего среднего прироста по запасу, индекс повреждения и охвоенности древостоев, при этом выделяются следующие зоны: - зона повреждения 1 – древостои без видимых признаков поражжения; - зона 2 – древостои слабо- и среднеповрежденные; - зона 3 – сильно поврежденные древостои; - зона 4 – очень сильно поврежденные, усыхающие насаждения (табл. 48).
Критерием зонирования является степень повреждения лесов. При этом методе можно выделить 4 зоны: полного, сильного, среднего и слабого повреждения. Зоны могут быть охарактеризованы следующим образом.
В зоне полного повреждения сохраняются только фрагменты растительных группировок, находящиеся в крайне неудовлетворительном состоянии. Преобладают больные и отмирающие деревья с сильно изреженными кронами, суховершинные. Хвоя сохраняется у живых деревьев только на концах ветвей, имеет чаще желтоватый оттенок. Возобновление отсутствует. Летом листья берез полностью поражены некрозом у 70 - 80% особей.
Зона сильного поражения характеризуется равномерным распределением живых деревьев по всей площади. Однако деревья сильно деградированы, велика доля усыхающих и суховершинных деревьев. Кроны изрежены, хвоя с признаками хлороза. У деревьев главный побег сохраняется. Возобновление единичное. Ясно выраженная некротическая часть листьев составляет 3/4 листа.
Леса в зоне среднего поражения заметно угнетены и изрежены, деревья имеют сквозистую крону, суховершинных и сухостойных деревьев до 10 - 15%. Закладка ростовых почек происходит нормально. Имеются отдельные пучки поврежденной хвои. На листьях березы летом появляются отдельные пятна некрозов. Подрост, подлесок, напочвенный покров развиты удовлетворительно.
В зоне слабого поражения древостой не имеют явно выраженных признаков повреждения - ростовые процессы не нарушены, крона зеленая, отсутствуют суховершинные деревья. Наблюдается хлоротичность отдельных хвоинок. Степень поражения растений в каждой зоне обусловлена определенными установленными уровнями загрязнения воздуха.
