Экологическая оценка длительного техногенного воздействия на хвойные древостои Приангарья

Пузанова, Ольга Анатольевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Экологическая оценка длительного техногенного воздействия на хвойные древостои Приангарья
ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Экологическая оценка длительного техногенного воздействия на хвойные древостои Приангарья"

На правах рукописи

Пузанова Ольга Анатольевна

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ДЛИТЕЛЬНОГО ТЕХНОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ХВОЙНЫЕ ДРЕВОСТОЙ ПРИАНГАРЬЯ

Специальность 03.00.16. - «Экология»

АВТОРЕФЕРАТ

' диссертации на соискание ученой степени кандидата

сельскохозяйственных наук

Братск 2005

Работа выполнена на кафедре Технологии и оборудования лесопромышленного производства ГОУВПО «Братский государственный университет».

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Е.М. Рунова

Официальные оппоненты - доктор технических наук, „

профессор Алпатов Ю.Н.

кандидат сельскохозяйственных наук, ;

доцент Ковылин Н.В. 1

Ведущая организация - ОАО «Сибирский научно-исследовательский институт лесной, целлюлозно-бумажной про-мьшленности» (СибНИИ ЦБП)

Защита состоится 18 ноября 2005 г. в 10 ч. на заседании диссертационного совета К 212.018.02. в Братском государственном университете по адресу: 665709, г. Братск, ул. Макаренко, 40. Факс: (3953) 33-20-08

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями просим присылать ученому секретарю диссертационного совета К 212.018.02.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке БрГУ.

Автореферат разослан «15» октября 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета ,, кандидат сельскохозяйственных наук,

доцент / ^ Чжан С.А.

I % 01т

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Сохранение лесов и повышение их продуктивности - одно из необходимых условий устойчивого развития человеческого сообщества в XXI веке. Поэтому детальное изучение лесов и их влияния На глобальные биосферные процессы должно базироваться на глубоких теоретических представлениях о динамике лесных экосистем и характере взаимодействия слагающих их компонентов.

Глобальной проблемой современности является загрязнение лесов в результате различных факторов антропогенного воздействия. Одним из регионов, в котором прослеживается негативное воздействие антропогенных факторов, являются лесные массивы Приангарья.

Настоящая работа является результатом многолетних исследований по изучению процессов деградации насаждений в районе г. Братска, в котором сконцентрированы предприятия, выбрасывающие в атмосферу большое количество вредных веществ. Основным вопросом является изучение состояния древостоев второй генерации светлохвойных лесов Приангарья в зонах промышленного загрязнения.

Цель работы — оценка экологического состояния второй антропогенной сукцессии с лесоводственно-таксационной точки зрения.

К основным задачам диссертационной работы относятся:

исследование степени повреждения древесной растительности в зависимости от уровня загрязнения;

исследование состояния вторичной антропогенной сукцессии светлохвойных древостоев;

исследование относительной влажности прикамбиального слоя в стволах деревьев различной степени жизнеспособности;

разработка мероприятий по предотвращению техногенной сукцессии в хвойных древостоях Братского района.

Научная новизна работы. Выявлен характер воздействия техногенного загрязнения на ход вторичных антропогенных сукцессий светлохвойных таежных лесов Приангарья. Определено влияние промышленного загрязнения на степень жизнеспособности сосновых насаждений первой и второй генерации, на таксационные показатели древостоев. Определена взаимосвязь факторов, влияющих на жизнеспособность хвойных древостоев в зонах промышленных выбросов. Изучены закономерности распределения влаги в стволах деревьев различной степени жизнеспособности.

Положения, выносимые на защиту:

1. Оценка промышленного загрязнения на степень жизнеспособности лесов второй генерации в районе города Братска.

1рос национальная! библиотека ]

2. Оценка состояния сложных древостоев по биоиндикационным показателям.

3. Моделирование процессов вторичной антропогенной сукцессии светлохвойных лесов методом регрессионного анализа.

4. Рекомендации по повышению жизнеспособности лесов второй генерации в зонах промышленных выбросов.

Практическая значимость. Практическая ценность работы состоит в получении результатов воздействия антропогенных факторов на продуктивность и санитарное состояние древостоев первой и второй генерации в условиях длительного промышленного загрязнения, которые могут бьггь использованы природоохранными службами и администрацией города при проведении работ по восстановлению защитных свойств лесов Братского района.

Исследования выполнялись в рамках научного направления Братского государственного университета: «Мониторинг и управление экологической ситуацией Братско-Усть-Илимского ТПК», по госбюджетной теме: «Разработка и обоснование технологии лесопользования в зоне Братско-Усть-Илимского ТПК», в рамках фундаментальной НИР по единому заказ-наряду Федерального агентства по образованию РФ «Экологический мониторинг и влияние лесопользования на водные ресурсы Приангарья».

Обоснованность выводов и достоверность результатов подтверждены данными исследований, обработанных с использованием методов статистики и математического моделирования, экспериментальных данных, собранных на постоянных и временных пробных площадях.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на международной научно-технической конференции «Леса Европейского региона - устойчивое управление и развитие» (г. Минск, 2002 г.), на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов БрГУ, международной научно-технической конференции «Социально-экономические и экологические проблемы лесного комплекса» (г. Екатеринбург, 2003 г.), международных конференциях «Актуальные проблемы лесного комплекса » (г. Брянск, 2004, 2005 г.г.), международной научно-практической конференции «Лесопользование, экология и охрана лесов: Фундаментальные и прикладные аспекты» (г. Томск, 2005 г.).

Результаты работы экспонировались на выставках-ярмарках "Сибле-сопользование - 2000 -2004 " (г. Иркутск).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 23 научные работы.

Структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы (153 наименований). Она изложена на 145 страницах, включая 61 рис. и 20 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит актуальность, научную новизну, апробацию работы. Поставлены цель и задачи исследования, сформулированы положения, выносимые на защиту, обоснована практическая значимость работы.

1. Состояние вопроса. Многие ученые (Т.А. Михайлова, Н.С. Коч-марская, JI.B. Анцифирова, A.C. Плешанов, Е.Г. Мозолевская, Т.В.Шарапа, О.А.Катаев, Е.Ю.Потапова, В.А. Липаткин, А.В.Баканов, В.А. Соколов С.К. Фарбер, Е.М. Рунова и др.) детально изучают состояние лесов в различных точках нашей страны. В качестве индикаторов состояния лесов и состояния природной среды используют сумму признаков и интегральных показателей, характеризующих последовательно состояние древостоев и ряда других компонентов лесных биогеоценозов. Состояние древостоев оценивается по их структуре, количественному соотношению деревьев разных категорий и их поврежденное™. К настоящему времени очевидна масштабность и глубина деградации лесных экосистем под влиянием техногенного загрязнения. Результаты воздействия могут носить характер нарушений, бедствий или катастроф. Древесные породы и вся лесная растительность вынуждены приспосабливаться к воздействию новых экологических факторов. Основной предпосылкой длительного существования лесных биогеоценозов является стабильность биогеохимических циклов элементов.

Сукцессионные смены обычно связывают с тем, что существующая экосистема (сообщество) создает неблагоприятные условия для наполняющих ее организмов (почвоутомление, неполный круговорот веществ, самоотравление продуктами выделения или разложения и т.п.). Такие явления реальны, но не объясняют всех случаев смен экосистем. Основное отличие этих сукцессий заключается в том, что они протекают несравненно быстрее первичных, так как начинаются с промежуточной стадии (трав, кустарников или древесных растений-пионеров) и на фоне более богатых почв.

На основании литературных источников можно сделать выводы, что большие площади лесов в той или иной степени подвержены деградации под воздействием техногенных нагрузок, поэтому требуется особое внимание проблеме лесных сукцессий, происходящих под воздействием длительного влияния промышленных эмиссий. Влияние промышленных выбросов на рост и развитие второй генерации древесной растительности, требует постоянного изучения.

2. Программа, методика, объекты и объем исследований. Программа работ предусматривала сопряженные решения следующих вопросов: изучение характеристики лесов второй генерации в зонах промышленных выбросов; породного и возрастного состава, продуктивности, полноты, запаса, типов леса и типов лесорастительных условий; монито-

ринга лесных массивов, определения динамики состояния насаждений по среднему баллу категории состояния, классу дефолиации, определения изменения таксационных показателей древостоев (высоты, диаметра, запаса, полноты, радиального прироста) по материалам постоянных и временных пробных площадей; разработка на основании данных постоянных и временных пробных площадей математических моделей процессов, происходящих в насаждениях, подверженных техногенному воздействию; разработка мероприятий по предотвращению техногенной сукцессии в хвойных древостоях Приангарья.

Основным методом сбора информации о состоянии древесной растительности являлось полевое обследование на пробных площадях, которые закладывались по стандартным методикам (ГОСТ 16128-70 «Пробные площади лесоустроительные»).

На каждой пробной площади производилось лесоводственно-геоботаническое описание фитоценозов, с указанием особенностей древостоя, подроста, подлеска, напочвенного покрова. Отмечалось наличие местных источников загрязнения и расстояние до них, а так же состав и объемы выбрасываемых примесей. Оценивалось состояние насаждений: характер охвоения, продолжительность жизни хвои, размеры, цвет и величина некрозов на листьях, наличие сухих ветвей и суховершинностей).

Измерялись следующие таксационные и биоиндикационные показатели: высота, диаметр, возраст деревьев, возраст и длина хвои, ее состояние, а также устанавливались класс дефолиации и балл категории состояния согласно «Методике организации и проведения работ по мониторингу лесов СССР».

Определялась влажность прикамбиального слоя в стволах деревьях различной степени жизнеспособности.

Для определения радиального прироста были взяты образцы древесины с помощью возрастного бурава на высоте груди (1,3 м).

Сведения о климатических показателях, а также данные о химическом анализе проб атмосферного воздуха на содержание сернистого газа, окислов азота, аммиака, хлора, фтора брались по данным метеостанции г. Братска. Агрохимический анализ почв проводился по общепринятым методикам (Аринушкина Е.В., 1970).

Для определения режима ведения хозяйства в насаждениях, поврежденных промышленными выбросами, выделены 3 условные зоны: I - зона сильного загрязнения промышленных выбросов, в которую вошли, в основном, усыхающие и погибшие древостой, протяженность зоны от источников загрязнения - от 8 до 20 км; II - зона среднего загрязнения промышленных выбросов, в которую вошли в основном, сильно ослабленные насаждения, протяженность зоны от12 до 36 км; III - зона слабого загрязнения промышленных выбросов, объединившая ослабленные, а также

здоровые с признаками влияния промышленных выбросов насаждения, протяженность зоны от 32 до 50 км (Е.М. Рунова, С.А. Чжан, 1999).

Экспериментальные данные обработаны статистически. Применялись методы математического моделирования с использованием компьютерных программ, законов теории вероятностей и теорий множеств.

Объектами исследований являлйсъ'леса в районе промышленного узла г. Братска.

Исследования проводились на постоянных и временных пробных площадях. Всего пробных площадей было 'заложено 227, в том числе 4 постоянных пробных площади и 223 временных пробных площади.

3. Характеристика объекта исследования. Данная глава отражает анализ экологического состояния лесных массивов Приангарья.

Основными загрязнителями атмосферного воздуха являются выбросы загрязняющих веществ от стационарных источников и автотранспорт. Наибольший вклад вносят предприятия теплоэнергетики, химической и нефтехимической, целлюлозно-бумажной' промышленности, цветной металлургии (алюминиевого производства). Из-за близкого расположения промышленных источников относительно друг друга происходит перемешивание пылегазовых выбросов, что затрудняет определение доли участия каждого предприятия в загрязнении природной среды

Леса в районе Братска относятся к светлохвойным лесам таежной зоны, в которой преобладающими породами являются сосна (Pinus sylvestris L.) и лиственница (Larix sibirica Ldb).

Повреждения насаждений, произрастающих в районе действия промышленных выбросов, проявляются в преждевременном пожелтении и опадении хвои, снижении прироста, ослаблении и в конечном итоге усы-хании деревьев.

Кроме промышленных выбросов на состояние лесов оказывают отрицательное влияние и ряд следующих факторов: наличие внелесосечной захламленности; большая горимость лесов; загрязнение лесов бытовыми отходами; излишняя рекреационная нагрузка на лесные массивы. На основании анализа состояния лесов Братского района, подверженных влиянию промышленных выбросов и городских лесов г. Братска, можно сделать вывод о том, что состояние лесов Братского района лучше, чем состояние городских лесов г. Братска. Это объясняется более близким расположением городских лесов к источникам промышленных выбросов и высокой рекреационной нагрузкой.

4. Исследование состояния материнского древостоя. Исследования велись на постоянных и временных площадях.

Данные временных пробных площадей показывают, что насаждения в I зоне относятся к категории «усыхающих» во II зоне - «сильно ослабленных», и в III зоне - к категории «ослабленных».

Для изучения влияния промышленных выбросов на ход роста насаждений был сделан анализ модельных деревьев, в насаждениях всех категорий состояния и на различном удалении от источников загрязнения. Распределение взрослых насаждений в зонах промышленных выбросов по категориям состояния представлено на рис.1.

здоровые

Рис. 1. Распределение взрослых насаждений в зонах промышленных выбросов по категориям состояния

Как видно на рис.1, большую площадь занимают ослабленные и сильно ослабленные насаждения. Это связано с продолжающимся неблагоприятным влиянием промышленных выбросов на насаждения. К категории здоровых можно отнести 10,7 % насаждений. С момента пуска основных промышленных предприятий, площадь насаждений, поврежденных промышленными выбросами, постоянно увеличивалась. Площадь взрослых насаждений, подверженных влиянию промышленных выбросов в настоящее время составляет 46215,6 га. На рис. 2 представлена зависимость среднегодового прироста по диаметру древостоя в зонах загрязнения промышленных выбросов.

промвыбросоа

Рис. 2. Зависимость среднегодового прироста по диаметру древостоя в зонах загрязнений промвыбросов

До начала воздействия промышленных выбросов средний прирост сосны по диаметру во всех зонах был равен 1,24 мм/год. С момента воздействия промышленных выбросов по настоящее время падение прироста составило в первбй зоне - 32,5 %, во второй - 24,8 %, в третьей - 20,2 %. ВIII зоне в настоящее время среднегодовой прирост наибольший.

Длина хвои находится в прямой зависимости от состояния деревьев. Средний размер ее колеблется от 5,5 см у здоровых деревьев до 3,2 см - у усыхающих.

В таблице 1 представлены биоиндикационные показатели в зависимости от зон загрязнения промышленных выбросов.

Таблица 1

Возраст, длина и интенсивность повреждения хвои сосны в

пределах зон загрязнения промышленных выбросов в насаждениях

Категория состояния деревьев Возраст хвои, лет Длина хвои, см Побурей не кончиков и пятнистость хвои, % Полное побурение хвои, %

к к X о. « 3 CQ X , 3 5 а &. * V со U х 2 X & X м S Я ОС к 1 и

1 2 3 4 5 6 7 8 9

I I II III IV Средняя 4,2 3.2 2.3 1,5 2,8 6,2 5.4 4 2,2 4.5 5,5 4,9 4,3 3.5 4.6 4,9 4,7 4,5 3,9 4,5 5,5 5 4,3 3,2 4,5 46 53 71 93 66 3 5 10 15 8,3

II I II III IV Средняя 4.3 3,9 3,7 2.4 3,6 6,4 5,8 4.6 3.7 5,1 5,5 5,2 5 3,7 4,9 4.8 4.9 4,7 4 4,6 5,6 5,3 4,8 3.8 4.9 43 51 65 89 62 1 3 9 10 5,8

III I II III IV Средняя 4.5 4,1 3.6 2,5 3.7 5,9 5,4 4,8 2,6 4,7 5.3 4.7 4.4 2.8 4,3 4,7 4.4 4.5 4,3 4,5 5,3 4,8 4,6 3,2 4,5 41 50 60 78 57 1 2 4 8 3,8

Возраст хвои зависит от состояния деревьев, и колеблется от 5 лет у здоровых деревьев, до 2,6 лет - у усыхающих. Средний возраст хвои увеличивается по мере удаленности насаждений от источников промышленных выбросов.

На основании многолетних наблюдений за развитием сосновых дре-востоев в зонах действия алюминиевого и целлюлозно-бумажного производства в районе г. Братска прослеживается сукцессия древостоев, связанная с ослаблением и гибелью сосняков, приводящая к смене древесных пород.

Из 12 заложенных постоянных пробных площадей к 2003 году сохранились только 4 площади. Причинами гибели лесов явились лесные пожары, сплошные санитарные рубки, проводимые в ослабленных древо-стоях, а также самовольная вырубка леса в последние годы. Тем не менее, весьма ценным является исследование изменения состояния сосняков на оставшихся пробных площадях за 28 лет регулярных наблюдений.

При рассмотрении состояния древостоев, подверженных промышленным выбросам на постоянных пробных площадях нельзя не отметить нарушение соотношения средней высоты и среднего диаметра. Наибольшая степень деградации прослеживается в зонах с сильным и средним уровнем загрязнения в радиусе до 20 км от промышленных предприятий.

В связи с достаточно интенсивными процессами гибели древостоев, в зоне сильного загрязнения остались единичные деревья сосны в возрасте более 100 лет, находящиеся в состоянии сильного ослабления или усыха-ния. Более жизнеспособными оказываются деревья сосны второй генерации под пологом леса, появившиеся после введения в действие промышленных предприятий. За почти 30-летний период средняя высота 1 яруса не претерпела изменений, т.е. прирост по высоте практически отсутствует (Zh = 7 -10 см в год), что связано с отмиранием наиболее высоких деревьев.

В настоящее время не наблюдается существенного различия в состоянии сосновых древостоев в зоне сильного и среднего загрязнения.

В зоне слабого загрязнения происходит более значительное увеличение средней высоты и среднего диаметра, что свидетельствует о более высокой жизнеспособности древостоев.

В целом средняя таксационная характеристика постоянных пробных площадей претерпела следующие изменения: состав и тип леса остался прежним, зато снизился класс бонитета с III до IV, а в некоторых случаях и до V, и уменьшилась полнота с 0,7 до 0,4-0,5.

На основании изложенного можно сделать следующие выводы: под влиянием техногенного воздействия ускоряются процессы усыхания приспевающих и спелых древостоев, что является свидетельством ярко выраженной техногенной сукцессии. Нарушается корреляция между основными таксационными показателями; резко ухудшается состояние насаждений. Древостой требуют выборочных или сплошных санитарных рубок, с проведением мероприятий по содействию естественному возобновлению.

Почва, являясь одним из наиболее важных компонентов лесных экосистем, испытывает сильное влияние ингредиентов промышленных выбросов, поскольку способна к их аккумуляции. Наиболее распространенными на территории Братского района являются дерново-подзолистые остаточно-карбонатные почвы.

При воздействии загрязненного атмосферного воздуха, почва поглощает значительную часть загрязняющих веществ, при этом изменяются ее химический состав, физико-механические свойства особенно верхних, корнеобитаемых горизонтов почвы, активность микробиологической трансформации веществ в почве. В результате почва сама становится токсичной, для роста и развития растений, средой, а также источником вторичного загрязнения биосферы.

Вокруг каждого промышленного предприятия химические элементы накапливаются в почвах в определенных ассоциациях, отражающих специфику производства предприятия. Ввиду того, что твердое вещество выбросов алюминиевого завода в атмосферу на 60-70 % состоит из окиси алюминия и на 15-20% так называемой «анодной массы», вокруг завода образуется ареал с повышением содержания в почвах фторидов, кремния и алюминия (рис. 3,4,5). Особенно насыщен этими элементами слой подстилки мощностью 6-8 см. Содержание здесь алюминия достигает 3035%, а фтора 1,5-2% от абсолютно-сухого вещества почвы. Повышенное содержание фтора, который, как известно, отрицательно влияет на жизнедеятельность микрофлоры, замедляет процесс разложения подстилки. Поэтому, её мощность значительна (6-8 см), то есть в 2-3 раза больше чем в фоновых лесах. Был проведен анализ содержания химических элементов в почве на глубинах 0-2 см; 2-7 см; 13-24 см; 24-45 см на расстоянии 500 метров от лесопромышленного комплекса (БЛПК) и 1000 метров от алюминиевого завода (БрАЗа). Результаты анализа дают представление об общем содержании загрязняющих веществ в почве и изменении их концентрации в зависимости от глубины.

Рис. 3. Содержание фтора в лесной подстилке и дерново-подзолистой остаточно-карбонатной почве (в % на воздушно-сухое вещество)

Вна расстояний 1 км от БрАЗа

■ на расстоянии 500 м от БЛПК

почвенный горизонт

Рис. 4. Содержание алюминия в лесной подстилке и дерново-подзолистой остаточно-карбонатной почве (в % на воздушно-сухое вещество)

| на расстоянии I км от БрАЗа

на расстоянии 500 м от БЛПК

ВСк ВСк

почвенный горизонт

Рис. 5. Содержание кремния в лесной подстилке и дерново-подзолистой остаточно-карбонатной почве (в % на воздушно-сухое вещество)

На основании химического анализа верхних горизонтов почвы можно сделать следующие выводы: наибольшее накопление загрязняющих веществ характерно для лесной подстилки и гумусово-аккумулятивного горизонта почвы; в гумусово-элювиальном и элювиальном горизонте почвы в результате процессов выноса органических и минеральных веществ количество загрязняющих компонентов существенно снижается. Фтор, кремний и алюминий при значительном накоплении ухудшают жизнеспособность древесной растительности.

5. Исследования состояния древостоев второй генерации. Вопрос состояния молодняков является существенным в силу того, что молодое поколение леса должно прийти в свое время на смену древостоев старших возрастов, которые в настоящее время сильно повреждены. Мо-лодняки (1-2 классов возраста) на территории Братского района по данным лесоустройства 2000 года занимают около 57,8 % от покрытой лесом

площади. Это древостой естественного происхождения, возникшие на местах сплошных рубок и гарей. Породный состав молодняков разнообразен. В большинстве своем они представляют собой смешанные сосново-березовые и березово-осиновые насаждения с примесью лиственницы, ели и пихты. В результате проведенного обследования установлено, что промышленные выбросы предприятий, и в первую очередь БрАЗа оказывают влияние на состояние молодняков. Оценка состояния молодняков проводилась по той же методике, которая применялась при оценке состояния других возрастных групп. Характерными признаками повреждения молодняков промышленными выбросами являются: суховершинность, наличие сухих ветвей, побурение хвои, изреженность кроны за счет сокращения срока жизни хвои, отставание в росте. В зоне сильного загрязнения все древесные породы в той или иной степени повреждены промышленными выбросами. Наиболее сильно повреждается сосна. Количество деревьев без признаков ослабления составляет 7,1 % от общего числа учтенных деревьев.

На рис. 6 показано распределение хвойных молодняков по категориям состояния, по данным пробных площадей.

Общее состояние хвойных молодняков, можно оценить, как, удовлетворительное - доля условно здоровых составляет 43,5%, ослабленных -42,7%, а сильно ослабленных - 12,1%. Категории усыхающих и погибших насаждений представлены незначительно.

На рис. 7 представлено распределение лиственных молодняков по категориям состояния, по данным временных пробных площадей.

Мцшбю! ».шит

■ Условно злоровые

Ш Ослабленные

9 Сильно ослабленные

□ Усыхающие Я погибше

Рис. 6. Распределение хвойных молодняков по категориям состояния

* г

юо 4 80 60 40-Н 20 0

О Условно здоровые

О Ослблеимые

□ Сип •иа&кные

О Усышнок

В Погибше

Рис. 7. Распределение лиственных молодняков по категориям состояния

• На обследованной территории общее состояние лиственных молодняков вполне удовлетворительное - доля ослабленных составляет 7,4%, а сильно ослабленных 0,6% от общей площади лиственных молодых насаждений.

Влияние промышленных выбросов на прирост деревьев по диаметру и высоте устанавливалось на модельных деревьях сосны в возрасте до 40 лет.

На рис. 8, 9, 10 показано воздействия промышленных выбросов на прирост по диаметру в сосновых молодняках в зонах загрязнения за 5 лет (1999-2004 гг.).

мм/год

г I категория состояния

] категория состояния 0ЭЭш категория состояния Згу категория состояния

1999 г.

2004 г.

Рис. 8. Влияние промышленных выбросов на прирост по диаметру в зоне сильного загрязнения

Средний ежегодный прирост деревьев сосны в зоне сильного загрязнения можно описать следующим уравнением:

= 1,5794Г°>1206*

(1)

где - снижение прироста деревьев за последние 5 лет; * -средний балл категории состояния деревьев.

Как видно из уравнения (1) существует обратная зависимость между процентом прироста и баллами категории состояния древостоев.

ЩI категория

С9СГИ111

ШШВЗк II категория состояния III категория

IV категория

1999 г.

2004 г.

Рис. 9. Влияние промышленных выбросов на прирост по диаметру в зоне среднего загрязнения

Средний ежегодный прирост деревьев сосны в зоне среднего загрязнения можно описать следующим уравнением:

7СР

1,7671с

-0,2401*

(2)

где - снижение прироста деревьев за последние 5 лет; х - средний балл категории состояния деревьев.

На основании уравнения (2) можно сделать вывод, что во 2 зоне происходит снижение прироста по диаметру, но с меньшей интенсивностью.

мм/год

1999 т.

Рис. 10. Влияние промышленных выбросов на прирост по диаметру в зоне слабого загрязнения

Средний ежегодный прирост деревьев сосны в зоне слабого загрязнения можно описать следующим уравнением:

= 0,4782«

0,3811*

(3)

где г^* - увеличение прироста деревьев за последние 5 лег, х - средний балл категории состояния деревьев.

В 3 зоне происходит увеличение прироста по диаметру только у мо-лодняков. Это можно объяснить тем, что 3 зона достаточно удалена от главных источников загрязнения.

Возраст хвои является важным биоиндикационным признаком жизнеспособности деревьев. На рис. 11 показана зависимость возраста хвои деревьев от их категории состояния.

Возраст хвои заметно сокращается по мере приближения к источнику загрязнения атмосферы, в среднем с 5 лет до 2,6 года.

Длина хвои на модельных деревьях во всех зонах примерно равная, но повреждаемость ее промышленными выбросами (побурение кончиков), в зоне их сильного влияния заметно выше, чем во второй и, особенно, третьей зонах. В целом же учитывая хороший прирост по высоте, можно сделать вывод, что влияние промышленных выбросов на росте молодняков сказывается незначительно.

категория состоя моя

Рис. 11. Зависимость возраста хвои деревьев от их категории состояния

Для прогнозирования развития лесных экосистем необходим анализ полученных результатов и разработка математических моделей, отражающих процессы их развития и деградации. Определены факторы, влияющие на жизнеспособность лесных биогеоценозов. Процессы эти весьма специфичны, на них оказывают влияние климатические и почвенные факторы, они зависимы от наличия и характера промышленных загрязнителей, от концентрации промышленных выбросов в воздухе и почве.

На жизнеспособность лесных биогеоценозов влияет ряд факторов, которые взаимодействуют между собой (рис. 12).

Рис. 12. Схема факторов, воздействующих на жизнеспособность древостоев и их взаимосвязь

Как видно из рис. 12 воздействие промышленных выбросов усугубляют грибные заболевания, пожары и вредители леса, которые в конечном

результате влияют на жизнеспособность древостоя и такие его выходные параметры, как средний прирост по диаметру, средний балл категории состояния и вызывают нарушение корреляции между высотой и диаметром.

Пробные площади по изучению влажности стволов закладывались по зонам загрязнения промышленных выбросов в районе города Братска. На каждой пробной площади измерения проводились по 50-100 модельных деревьев разных категорий состояния.

По полученным данным были построены зависимости содержания влажности в стволах деревьев от балла категории состояния. На рисунках 13,14,15 представлены зависимости влажности от баллов состояния по зонам загрязнения промышленных выбросов.

58-1-----1-

0 12 3 4

бШЯ1 состоянии

Рис. 13. Зависимость влажности от баллов состояния в 1 зоне загрязнения

у = -0,03922х2 - 0,5433* + 69,125, (4)

где у- влажность в прикамбиальном слое на высоте 1,3 м при 1=25°С и относительной влажности воздуха 65 %; X - балл состояния.

Л к 73

X 1 72

л 71

0 12 3 4

балл состояния

Рис. 14. Зависимость влажности от баллов состояния во II зоне загрязнения

у = -0,0066л:2 - 0,5166л + 75,354,

(5)

где у - влажность в прикамбиальном слое на высоте 1,3 м при 1=25°С и относительной влажности воздуха 65 %; X - балл состояния.

Сип СОС1ММИ

Рис. 15. Зависимость влажности от баллов состояния в III зоне загрязнения

у = -0,2373л:2 + 0,1869* + 76,589, (6)

где у - влажность в прикамбиальном слое на высоте 1,3 м при t=25°C и относительной влажности воздуха 65 %; X -балл состояния.

По проведенным исследованиям в насаждении содержание влаги в стволах деревьев различных баллов категорий состояния сильно изменяется в зависимости от степени их развития. Максимальное содержание влаги в прикамбиальном слое характерно для деревьев первой, второй категории состояния. Минимум влаги содержат деревья четвертой и пятой категории состояния, т.е. сухостойные деревья.

Также можно сказать, что деревья, выросшие в густом древостое беднее водой, чем в редком древостое. В редком сосняке влажность стволовой древесины в среднем равняется 64 %, а в густом - 54 %.

Из всего вышесказанного можно сделать следующие выводы: влажность прикамбиального слоя древесины при соответствующих климатических условиях и условиях местопроизрастания древостоя в существенной степени зависит от жизнеспособности деревьев. При ослаблении и отмирании угнетенных деревьев происходит снижение влажности древесного ствола на глубине 1-1,5 см от камбия, что может быть индикатором состояния древостоя. Сухостойные деревья теряют влагу, в результате происходит усушка, нередко сопровождающаяся образованием продольных трещин на стволах, в том случае, если сухостойные деревья лишены коры. Подводя итоги исследований состояния молодняков в зонах загазованно-

ста можно сделать вывод, что в пределах зон загрязнения промышленных выбросов молодняки в настоящее время находятся в удовлетворительном состоянии. В основном молодняки находятся под пологом спелых и перестойных насаждений, находящихся в состоянии деградации, но оказывающих существенную защитную функцию для молодняков.

Молодняки в меньшей степени подвержены воздействию промышленных выбросов, чем взрослые насаждения. Ослабление их отмечено лишь в зоне сильного загрязнения промышленных выбросов, причем, хвойные породы менее устойчивы, чем лиственные. Критический возраст, с которого наблюдается интенсивное усыхание хвойных пород, равен 5060 годам.

6. Мероприятия по снижению темпов техногенной сукцессии в хвойных древостоях Приангарья. В работе были предложены следую- i

щие мероприятия по снижению техногенной сукцессии в хвойных древостоях Приангарья:

в I зоне - зоне сильного загрязнения: полное сохранение материнского древостоя вне зависимости от усыхающих деревьев - с целью защиты хвойных пород второй генерации, находящихся под пологом леса или во втором ярусе; проведение выборочных санитарных рубок в молодняках, сформированных на месте вырубки погибших от промвыбросов насаждений; сохранение подроста как хвойных, так и лиственных пород; в непосредственной близости от источников загрязнения создание защитных посадок из газоустойчивых пород: тополя невского, караганы древовидной, шиповника; внесение удобрений, увеличивающих резистентность растений к загрязняющим веществам.

во II - III зонах - среднего и слабого загрязнения: проведение выборочных санитарных рубок, при которых вырубаются усохшие и усыхающие деревья, процент выборки не более 20-25%; сохранение более жизнеспособных пород при проведении рубок ухода; проведение рубок ухода в более позднем возрасте (начиная примерно с 30-40 лет) по технологии, обеспечивающей минимальное отрицательное воздействие на древостой; создание защитных опушек и полос плотной конструкции из лиственных деревьев и кустарников в направлениях, перпендикулярных основным направлениям ветров.

Основные выводы и рекомендации. В результате проведенных исследований получены результаты, по которым можно сделать следующие выводы:

1. В районе г. Братска в настоящее время продолжается процесс усы-хания насаждений начавшийся в 1968 году под воздействием промышленных выбросов в атмосферу, причем деревья первой генерации практически погибли и этот процесс является необратимым, деревья второй генерации в загрязненных лесах развиваются практически нормально до 5060 - летнего возраста. Затем начинается их ослабление.

2. Основной причиной ослабления и усыхания насаждений является постоянное воздействие на них токсичных для растений промышленных выбросов в атмосферу г. Братска (хлор, фтор, алюминий и кремний). На части площади насаждений вредное влияние промышленных выбросов усугубляется рядом причин как биотического, так и абиотического характера. К таковым относятся: пожары, стволовые и корневые гнили и др.

3. Границы распространения поврежденных промышленными выбросами древостоев определяется направлением и повторяемостью ветров, а также концентрацией в воздухе вредных соединений. Степень усыхания древостоев убывает по мере удаленности их от источников промышленных выбросов.

4. Наиболее подвержены вредному воздействию промышленных выбросов хвойные породы. Устойчивость всех пород падает с увеличением их возраста.

5. Под воздействием промышленных выбросов снижается прирост деревьев. Снижение прироста составляет в среднем от 40 % в первой зоне до 20 % в третьей зоне.

6. Средняя скорость усыхания древостоев на территории, а также интенсивность самого процесса в настоящее время несколько снизилась по сравнению с предыдущими годами, что является результатом частичного сокращения общего количества промышленных выбросов, а также повышенной устойчивости оставшихся деревьев.

7. Вторичные антропогенные сукцессии сосновых древостоев происходят с меньшей скоростью. Это объясняется тем, что происходит прорастание семян от более устойчивых деревьев, появляется более высокая пластичность деревьев. Ослабление молодняков отмечено лишь в зоне сильного загрязнения промышленными выбросами.

8. Древостой второй генерации лучше переносят промышленное загрязнение, чем первой генерации и требуются дальнейшие эксперименты по наблюдению состояния древостоев второй генерации в возрасте спелости.

9. Предложен комплекс лесохозяйственных мероприятий, который позволит снизить темпы деградации хвойных насаждений второй генерации в зонах промышленного загрязнения.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ СОИСКАТЕЛЯ

1. Чжан, С.А. Состояние подроста в зонах промвыбросов. [Текст] /С.А. Чжан, O.A. Пузанова// ХУП НТК Тезисы доклад.- Братск: БрИИ, 1996.-с. 53.

2. Чжан, С.А. Влияние гидрологического режима почв на лесовосста-новительный процесс. [Текст] /С.А. Чжан, O.A. Пузанова // Естественные и инженерные науки - развитию регионов: Материалы межрегиональной научно-технической конференции. - Братск: БрГТУ, 2002,- с. 122.

3. Рунова, Е.М. Влияние промышленных выбросов на состояние хвои и прирост насаждений. [Текст] /Е.М. Рунова, С.А. Чжан, O.A. Пузанова // Леса Европейского региона - устойчивое управление и развитие: Материалы докладов Международной научно-технической конференции 4-6 декабря 2002., г. Минск: в 2 ч. - Мн: БГТУ, 2002. - 4.2 - с. 80-84.

4. Рунова, Е.М. Некоторые закономерности влияния экологических факторов на интегральный показатель жизнеспособности древостоев. [Текст] /Е.М. Рунова, С.А. Чжан, O.A. Пузанова// Социально-экономические и экологические проблемы лесного комплекса: Сб. матер. Междунар. науч.-техн. конф. /Урал. гос. лесотехн. ун-т. - Екатеринбург, 2003. - с. 98-99.

5. Экологические аспекты производства алюминия и обустройство санитарно-защитных зон алюминиевых заводов. [Текст] /О.Г. Шихранов, O.A. Пузанова; Братск. Гос.техн.ун-т - Братск, 2003. - 11 с. - Деп. в ВИНИТИ 19.02.03, № 329-В2003.

6. Рунова, Е.М. Микробиологическая активность почв при загрязнении фторидами. [Текст] /Е.М. Рунова, С.А. Чжан, О.Г. Шихранов, O.A. Пузанова// Естественные и инженерные науки- развитию регионов: Материалы межрегиональной НТК.- Братск: БрГТУ,2003. - с.198-199.

7. Рунова, Е.М. Состояние лесной растительности в санитарно-защитной зоне Братского алюминиевого завода. [Текст] /Е.М. Рунова, С.А. Чжан, О.Г. Шихранов, O.A. Пузанова// Естественные и инженерные науки- развитию регионов: Материалы межрегиональной НТК.- Братск: БрГТУ ,2003. -С.202.

8. Рунова, Е.М. Экологическая оценка состояния древесной растительности санитарно-защитных зон. [Текст] /Е.М. Рунова, С.А. Чжан, О.Г. Шихранов, O.A. Пузанова// Труды Братского государственного технического университета. - Том 1. - Братск: ГОУВПО «БрГТУ», 2003 (Естественные и инженерные науки развитию регионов) - с. 238-241.

9. Рунова, Е.М. Принципы повышения экологической устойчивости состояния санитарно-защитных зон. [Текст] /Е.М. Рунова, С.А. Чжан, O.A. Пузанова// Естественные и инженерные науки - развитию регионов: Ма-

териалы межрегиональной научно-технической конференции. - Братск: БрГТУ, 2003.- с. 203.

10. Рунова, Е.М. Влияние экологических факторов на лесные фито-ценозы. [Текст] /Е.М. Рунова, С.А. Чжан, O.A. Пузанова// Актуальные проблемы лесного комплекса. Сб. науч. тр. - Брянск, 2002. - с. 55-58.

11. Рунова, Е.М. Специфика лесных почв в пределах санитарно-защитной зоны Братского алюминиевого завода. [Текст]/Е.М. Рунова, С.А. Чжан, O.A. Пузанова// Лесной комплекс: состояние и перспективы развития. Сборник научных трудов. Выпуск 5. -Брянск, 2003. - с. 140-142.

12. Чжан, С.А. Состояние молодняков в зонах промышленных выбросов. [Текст] /С.А. Чжан, O.A. Пузанова, A.A. Понедельченко// Естественные и инженерные науки - развитию регионов: Материалы межрегиональной научно-технической конференции. - Братск: БрГТУ, 2004. - с. 169.

13. Рунова, Е.М. Влияние низовых пожаров на состояние насаждений в зонах промвыбросов. [Текст] /Е.М. Рунова, С.А. Чжан, O.A. Пузанова // Естественные и инженерные науки - развитию регионов: Материалы межрегиональной научно-технической конференции. - Братск: БрГТУ, 2004.-с. 169-170.

14. Рунова, Е.М. Оценка антропогенной сукцессии сосновых древо-стоев Приангарья. [Текст] /Е.М. Рунова, С.А. Чжан, O.A. Пузанова// Актуальные проблемы лесного комплекса. Сб. науч. тр. по итогам 5-ой международной научно-технической конференции. - Брянск, БГИТА, 2004. - с. 118-121.

15. Рунова, Е.М. Санитарное состояние средневозрастных насаждений и молодняков в районе города Братска. [Текст] /Е.М. Рунова, С.А. Чжан, O.A. Пузанова // Актуальные проблемы лесного комплекса/ Под ред. Е.А. Памфилова. Сб. науч. тр. Выпуск 9. - Брянск: БГИТА, 2004. - с. 120-122

16. Чжан, С.А. Повышение экологической устойчивости лесных экосистем в зонах промышленных выбросов. [Текст] /С.А. Чжан, O.A. Пузанова // Формирование регионального лесопромышленного комплекса инновационного типа: сб. науч. тр. - Иркутск: Изд-во БГУЭП,2004. - с. 110112.

17. Пузанова, O.A. Определение и возможности использования дополнительного количества древесины для нужд промышленности г. Братска за счет сухостойных и усыхающих древостоев в зонах промвыбросов и затопленной древесины в русле водохранилища. [Текст] /O.A. Пузанова, A.A. Понедельченко, К.В. Хаертдинов // Будущее Братска: Тезисы докладов молодежной научно-практической конференции. - Братск: ГОУВПО «БрГТУ», 2003.- с. 62-63.

18. Пузанова, O.A. Состояние лесных почв в зонах техногенного загрязнения. [Текст] /O.A. Пузанова, Е.А. Ивкова // Естественные и инже-

y 19 5 4 5

нерные науки - развитию регионов: Материалы межрегиональной научно-технической конференции. - Братск: БрГТУ, 2004. - с. 155-156.

19. Пузанова, O.A. Влияние промышленных выбросов на химический состав и состояние лесных почв. [Текст] /O.A. Пузанова // Труды Братского государственного технического университета. - Том 2. - Братск: ГОУВПО «БрГТУ», 2004. - (Естественные и инженерные науки - развитию регионов) - с.273-277.

20. Пузанова, O.A. Исследования распределения влаги в стволах деревьев. [Текст]/О.А. Пузанова// Естественные и инженерные науки - развитию регионов: Материалы Межрегиональной научно-технической конференции. - Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2005. - с. 112-113.

21. Рунова, Е.М. Санитарное состояние техногенных древостоев второй генерации в лесах Приангарья. [Текст] /Е.М. Рунова, С.А. Чжан, O.A. Пузанова// Лесопользование, экология и охрана лесов: Фундаментальные и прикладные аспекты. Материалы Международной научно-практической конференции,Томск,21-22марта2005 г.-Томск: STT,2005.-с.29-31.

22. Пузанова, O.A. Экологическое и санитарное состояние лесов Приангарья. [Текст] /O.A. Пузанова// Лесопользование, экология и охрана лесов: Фундаментальные и прикладные аспекты. Материалы Международной научно-практической конференции, Томск, 21-22 марта 2005 г. -Томск: STT, 2005. - с. 192-193.

23. Рунова, Е.М. Влияние промышленных выбросов на прирост хвойных насаждений. [Текст] /Е.М. Рунова, С.А. Чжан, O.A. Пузанова// Актуальные проблемы лесного комплекса / Под ред. Е.А. Памфилова. Сб. науч. тр. по итогам международной научно-технической конференции. Выпуск 10. - Брянск: БГИТА, 2005.-е. 129-131.

РНБ Русский фонд

21274

Подписано к печати 10.10.05. Заказ № 487 Объем - уел п.л. 1,4. Тир. 100 экз.

ГОУ ВПО «Братский государственный университет» 665709, г. Братск, ул. Макаренко, 40

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Пузанова, Ольга Анатольевна

ВВЕДЕНИЕ

1. ОЦЕНКА ТЕХНОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЛЕСНЫЕ 7 БИОГЕОЦЕНОЗЫ

1.1. Особенности мониторинга лесных экосистем

1.2. Масштабы повреждений

1.3. Способы оценки деградации хвойных насаждений

1.4. Изменение почв хвойных лесов при различных антропогенных 25 воздействиях

1.5. Техногенные сукцессии в хвойных лесах

1.6. Выводы

2. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

3. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Характеристика климатических условий

3.2. Характеристика промышленных выбросов

3.3. Характеристика состава и свойств почв

3.4. Экологическое состояние лесов

3.5. Выводы

4. ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ МАТЕРИНСКОГО ДРЕВОСТОЯ

4.1. Состояние основных лесообразующих пород

4.2. Влияние промышленных выбросов на ход роста насаждений

4.3. Влияние промышленных выбросов на таксационные показатели 59 древостоев

4.4. Исследование почв территории промышленного воздействия

4.5. Выводы

5. ИССЛЕДОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ ДРЕВОСТОЕВ ВТОРОЙ ГЕНЕРАЦИИ

5.1. Общее состояние молодняков

5.2. Влияние промышленных выбросов на ход роста молодняков

5.3. Исследования распределения влаги в стволах деревьев

5.4. Прочие причины, оказывающие отрицательное влияние на 107 состояние молодняков

5.5. Моделирование процессов развития и деградации лесных экосистем

5.6. Выводы 122 6. МЕРОПРИЯТИЯ ПО СНИЖЕНИЮ ТЕМПОВ ТЕХНОГЕННОЙ

СУКЦЕССИИ В ХВОЙНЫХ ДРЕВОСТОЯХ ПРИАНГАРЬЯ

6.1. Выводы

Введение Диссертация по биологии, на тему "Экологическая оценка длительного техногенного воздействия на хвойные древостои Приангарья"

Актуальность работы. Сохранение лесов и повышение их продуктивности - одно из необходимых условий устойчивого развития человеческого сообщества в XXI веке. Поэтому детальное изучение лесов и их влияния на глобальные биосферные процессы должно базироваться на глубоких теоретических знаниях о динамике лесных экосистем и характере взаимодействия слагающих их компонентов. Особое внимание при этом на современном этапе уделяется лесам бореальной зоны, в которую входят леса России, североамериканских и скандинавских стран.

Бореальные леса - уникальная и исключительно динамичная и саморегулирующаяся система, при условии, если антропогенная деятельность не нарушает ее экологического равновесия. Многие ученые полагают, что гибель или даже сильная деградация бореальных лесов могут привести к катастрофическим последствиям и сделают практически невозможной жизнь на Земле в целом.

Настоящая работа является результатом исследований по изучению процессов деградации насаждений в районе г. Братска, в котором сконцентрированы предприятия, выбрасывающие в атмосферу большое количество вредных веществ. Основным вопросом является изучение состояния древостоев второй генерации светлохвойных лесов Приангарья в зонах промышленного загрязнения.

Цель работы. Целью исследований является оценка экологического состояния второй антропогенной сукцессии с лесоводственно-таксационной точки зрения.

К основным задачам диссертационной работы относятся:

- исследование степени повреждения древесной растительности в зависимости от уровня загрязнения;

- исследование состояния вторичной антропогенной сукцессии светлохвойных древостоев;

- исследование относительной влажности прикамбиального слоя в стволах деревьев различной степени жизнеспособности;

- разработка мероприятий по предотвращению техногенной сукцессии в хвойных древостоях Приангарья.

Научная новизна. Выявлен характер воздействия техногенного загрязнения на ход вторичных антропогенных сукцессий светлохвойных таежных лесов Приангарья. Определено влияние промышленного загрязнения на степень жизнеспособности сосновых насаждений первой и второй генерации, на таксационные показатели древостоев. Определена взаимосвязь факторов, влияющих на жизнеспособность хвойных древостоев в зонах промышленных выбросов. Изучены закономерности распределения влаги в стволах деревьев различной степени жизнеспособности.

На защиту выносятся следующие новые научные положения

1. Оценка влияния промышленного загрязнения на степень жизнеспособности лесов второй генерации в районе города Братска.

2. Оценка состояния сложных древостоев по биоиндикационным показателям.

4. Рекомендации по повышению жизнеспособности лесов второй генерации в зонах промышленных выбросов.

Практическая значимость. Практическая ценность работы состоит в полученных результатах о воздействии антропогенных факторов на продуктивность и санитарное состояние древостоев первой и второй генерации в условиях длительного загрязнения, которые могут быть использованы природоохранными службами и администрацией города при проведении работ по восстановлению защитных свойств лесов Братского района.

Исследования автора выполнялись в рамках научного направления Братского государственного университета: "Мониторинг и управление экологической ситуацией Братско-Усть-Илимского ТПК", по госбюджетной теме: «Разработка и обоснование технологии лесопользования в зоне Братско-Усть-Илимского ТПК», в рамках фундаментальной НИР по единому заказ-наряду Федерального агентства по образованию РФ «Экологический мониторинг влияния лесопользования на водные ресурсы Приангарья».

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на: ежегодных научно-технических конференциях Братского государственного университета с 1996 по 2005 годы, международной научно-технической конференции «Леса Европейского региона - устойчивое управление и развитие» (г. Минск, 2002 г.), международной конференции «Социально-экономические и экологические проблемы лесного комплекса» (г. Екатеринбург, 2003 г.), «Актуальные проблемы лесного комплекса» (г. Брянск, 2002-2005 гг.), международной научно-практической конференции «Лесопользование, экология и охрана лесов: Фундаментальные и прикладные аспекты» (г. Томск, 2005 г.).

Результаты работы экспонировались на выставках-ярмарках "Сиблесопользование - 2000 -2004 " (г. Иркутск).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 23 работы.

Структура диссертационной работы Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы (153 источника). Она изложена на 147 страницах, включая 60 рис. и 31 табл.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Пузанова, Ольга Анатольевна

6.1.Выводы

1. В районе г. Братска было выделено 3 зоны: 1 зона- зона сильного загрязнения; 2 зона - зона среднего загрязнения; 3 зона - зона слабого загрязнения.

2. Для каждой зоны поврежденных лесов разработан комплекс мероприятий по снижению негативного воздействия промышленных эмиссий и улучшению состояния лесных экосистем. Предложенный комплекс мероприятий позволит снизить темпы деградации хвойных насаждений второй генерации в зонах промышленного загрязнения.

129

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований получены результаты, по которым можно сделать следующие выводы:

1. В районе г. Братска в настоящее время продолжается процесс усыхания насаждений начавшийся в 1968 году под воздействием промышленных выбросов в атмосферу, причем деревья первой генерации практически погибли и этот процесс является необратимым, деревья второй генерации в загрязненных лесах развиваются практически нормально вплоть до 50-60 — летнего возраста. Затем начинается интенсивное их ослабление.

2. Основной причиной ослабления и усыхания насаждений является постоянное воздействие на них токсичных для растений промышленных выбросов в атмосферу г. Братска (хлор, фтор, алюминий и кремний). На части площади вредное влияние промышленных выбросов усугубляется рядом причин как биотического, так и абиотического характера. К таковым относятся: пожары, стволовые и корневые гнили и др.

4. Наиболее подвержены вредному воздействию промышленных выбросов хвойные породы, а среди них - сосна. Устойчивость всех пород падает с увеличением их возраста.

5. Под воздействием промышленных выбросов снижается прирост деревьев.

6. Средняя скорость усыхания древостоев на территории, а также интенсивность самого процесса в настоящее время несколько снизилась по сравнению с предыдущими годами. Что является результатом частичного сокращения общего количества промышленных выбросов, а также повышенной устойчивости оставшихся деревьев.

7. Вторичные антропогенные сукцессии сосновых древостоев происходят с меньшей скоростью. Ослабление молодняков отмечено лишь в зоне сильного загрязнения промышленными выбросами. Это объясняется тем, что происходит прорастание семян от более устойчивых деревьев, появляется более высокая пластичность деревьев.

9. Предложенный комплекс мероприятий позволит снизить темпы деградации хвойных насаждений второй генерации в зонах промышленного загрязнения.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата сельскохозяйственных наук, Пузанова, Ольга Анатольевна, Братск

1. Анучин Н.П. Лесная таксация. М.: Лесная пром-ть, 1977.

2. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М., 1970. 487 с.

3. Аткин А.С., Аткина Л.И. Оценка хозяйственной деятельности человека в лесу //Проблемы лесоведения и лесной экологии. 4.1. М., 1990. с. 6-8.

4. Атрохин В.Г., Власюк В.Н. Окружающая среда и лесное хозяйство. Пушкино, 1980. 95 с.

5. Атрохин В.Г. Методы и программы рубок ухода за лесом //Оптимизация рубок ухода за лесом. М., 1985. с. 3-37

6. Бабушкина Л.Г., Луганский Н.А. Комплексная оценка состояния лесных биогеоценозов в зоне промышленных загрязнений //Проблемы лесоведения и лесной экологии. 4.II, М., 1990. с. 566-568.

7. Бабинцева Р.М, Исаева Л.Н, Некрасова А.А. Свойства древесины хвойных пород Средней Сибири. Лесное хозяйство, 1989. N 1, с. 19.

8. Безуглая Э.Ю, Расторгуева Г.П, Смирнова И.В. Чем дышит промышленный город. Л.: Гидрометеоиздат, 1991,255 с.

9. Безуглая Э.Ю. Метеорологический потенциал и климатический особенности загрязнения воздуха городов. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. - 184 с.

10. Березовская Ф.С., Карев Г.П., Швиденко А.З. Моделирование динамики древостоев: экологофизиологический подход.- М.: Госкомлес.1991 г. 84 с.

11. Березовская Ф.С, Карев Г.П. Некоторые современные подходы к эко-лого-физиологическому моделированию лесных сообществ.- Проблемы мониторинга и моделирование динамики лесных экосистем. "Эколес", 1995.

12. Битвинскас Т.Т. Дендроклиматические исследования. Л. — Гидрометеоиздат, 1974.

13. Болтнева Л.И, Игнатьев А.А, Карабань Р.Т, и др. Прогностическая модель поражения растительности промышленными выбросами в атмосферу. Взаимодействие лесных экосистем и атмосферных загрязнителей. 4.2. Таллин, Академия наук ЭССР, 1982. стр. 163-174.

14. Боровиков А.Н., Уголев Б.Н. Справочник по древесине. М., 1989. 296с.

15. Бурневский Ю.И. и др. Прогноз лесного фонда с учетом антропогенных и природных воздействий. В кн.: Мониторинг лесных экосистем: Тезисы докладов. Каунас - Академия, 1986, с. 310-312.

16. Вайчис М.В. и др. Контроль за повреждениями лесных биогеоценозов токсическими эмиссиями /Вайчис М.В., Ариолайтис К.Э., Онюнас В.М. и др. //Лесоведение. 1988. N 4. с. 3-10.

17. Василенко В.Н., Назаров И.И., Фридман И.Д., Беликова Т.В., Дликман И.Ф. Атмосферные нагрузки загрязняющих веществ на территории СНГ. М.: Московское отделение гидромеоиздата, 1991 - 187 с.

18. Леса и лесное хозяйство Иркутской области. / под ред. Ващука Л.Н. -Иркутск, 1997.- 288 с.

19. Взаимодействие лесных экосистем и атмосферных загрязнителей. Таллинн. Академия наук ЭССР, 1982, ч.1, 178 с.

20. Взаимодействие лесных экосистем и атмосферных загрязнителей. Таллинн. Академия наук ЭССР, 1982, ч.2, 195 с.

21. Влияние промышленных предприятий на окружающую среду. М.: Наука, 1987. - 320 с.

22. Волкова М.В. Изменение состояния древесных растений в условиях промышленного загрязнения. Охрана и рациональное использование лесных ресурсов. Тезисы докладов Всесоюзной конференции молодых ученых и специалистов. Москва, 1990, стр. 11-12.

23. Воронин В.И., Осколков В.А. Состояние лесовозобновления в сосновых лесах Верхнего Приангарья. Сборник "Оценка состояния водных и наземных экологических систем: ВО, Наука", Новосибирск, 1994 с. 115.

24. Габеев В.Н. Экология и продуктивность сосновых лесов. Новосибирск: Наука. Сиб. отделение, 1990. - 229 с.

25. Методические указания к лабораторным работам по разделу «Естественное возобновление леса» дисциплины «Лесоводство» с применением ЭВМ. /Григорьев В.П., Лахтанова Л.И., Рунова Е.М.: Минск, 1989 г. 43с.

26. Гришин A.M. Математическая модель взаимодействия лесной растительности с атмосферой. Проблемы мониторинга и моделирование динамики лесных экосистем. "Эколес", 1995, стр. 104-129.

27. Гудериан Р. Загрязнение воздушной среды. М.: Мир, 1979. -200 с.

28. Давыдова Н.Д, Волкова В.Г. Ландшафтно-геохимический анализ со-• стояния геосистемы территории промышленного воздействия. // Географияпочв и геохимия ландшафтов Сибири. Иркутск: Институт неогеографии СО АН СССР, 1988, стр. 56-75.

29. Денисов Б.С., Смирнов В.И. Промышленные выбросы и леса Подмосковья // Лесное хоз-во. 1989. N 8. с. 35-37.

30. Десслер Х.Г. Влияние загрязнений воздуха на растительность. М.: Лесная промышленность, 1982, 182 с.

31. Дончева А.В., Казаков Л.К., Калуцков В.Н. Ландшафтная индикация загрязнения природной среды. М.: Экология, 1992. - 256 с.

32. Звонкова Т.В. Потенциальная естественная устойчивость природной среды и комплексов //Географическое обоснование экологических экспертиз. -М.: Изд-во МГУ, 1985. с. 38-44.

33. Израиль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. М.: Гидрометеоиздат, 1984 - 560 с.

34. Изюмский П.П. Формирование устойчивых и высокопродуктивных лесных культур сосны с применением новой технологии //Лесное хозяйство. 1987. N5. с. 49-52.

35. Илькун Г.М. Загрязнители атмосферы и растения. Киев, 1978. 247 с.

36. Исследование структуры лесонасаждений./ Институт леса и древесины им.В.А.Сукачева СО РАН. 1984 г.

37. Казаков JI.K. Антропогенный фактор и проблемы устойчивости природных комплексов //Современные проблемы и методы географических исследований. М.: Изд-во МГУ, 1977. - с. 21-26.

38. Кайрюкштис JI.A. Гибель лесов в странах Западной Европы и возможные последствия // Лесное хозяйство. 1989. - N 5. - с.34-38.

39. Капелькина Л.П. Методы повышения устойчивости лесных насаждений при атмосферном загрязнении. //Тезисы докладов Всероссийская научно-техническая конференция "Охрана лесных экосистем и рационального использования лесных ресурсов". М., 1994 г. т. 4, с. 4.

40. Катаев О.А. Необходимость рационализации оценки состояния древостоев. Всероссийская научно-техническая конференция "Охрана лесныхэкосистем и рациональное использование лесных ресурсов". Тезисы докладов. ф Москва, 1994, т.З, стр. 28-29.

41. Восточной Европы". Тезисы докладов, т.1, Москва 1996, стр. 61-62.

42. Кулагин Ю.З. Древесные растения и промышленная среда. М.: Наука, 1974. - 123 с.

43. Луганский Н.А., Калинин В.А. Рубки ухода в пораженных промышленными выбросами искусственных молодняков сосны //Проблемы лесоведения и лесной экологии. 4.II. М., 1990. с. 376-378.

44. Луганский Н.А., Нагимов З.Я. Структура и динамика сосновых древостоев на Среднем Урале. Екатеринбург, 1994. 140 с.

45. Лукина Н.В., Никонов В.В. Типизация, мониторинг и подходы к восстановлению бореальных лесных экосистем в индустриально развитых регионах. Статья. Институт проблем промышленной экологии Севера Кольского НЦ РАН. 14 с.

46. Мазепа В.П, Приступа Г.К. Оценка последствий воздействия промышленных эмиссий на сосновые древостой. // Мониторинг лесных экосистем. Тезисы докладов научной конференции. Каунас, 1986, стр. 180-181.

47. Мартынюк А.А., Данилов А.И. Влияние промышленных выбросов на рост и производительность сосновых древостоев // Лесное хоз-во. — 1989. № 4. -с. 17-19.

48. Марченко И.С. Биополе лесных экосистем. Брянск: изд-во «Приде-сенье», 1995.- 188 с.

49. Матвеев С.М. Биоиндикация антропогенных изменений в сосновых насаждениях ЦЧР. автореферат дис. на соискание ученой степени канд. с.-х. н., Воронеж, 1994 - 23 с.

50. Методика организации и проведения работ по мониторингу лесов СССР (в рамках Международной Совместной Программы по оценке мониторинга воздействия загрязнений воздуха леса в регионе Европейской Экономической Комиссии ООН) Пушкино, 1987. - 45 с.

51. Миркин Б.М. Что такое растительные сообщества. — М.: Наука, 1986. 164 с.

52. Михайлова Т.А. Влияние фтористых соединений на хвойные деревья: Автореф. дисс. канд. биол. наук. Иркутск, 1985. 22 с.

53. Михайлова Т.А. Биохимическая индикация воздействия промышленных эмиссий на хвойные леса //Анатомия, физиология иэкология лесных астений. Петрозаводск: Ин-т леса Карельск. филиал РАН, 1992. - с. 118-120.

54. Моисеев B.C. Таксация молодняков. Л., 1971 - 343 с.

55. Наставление по рубкам ухода в лесах Восточной Сибири. М.,1994. 95с.

56. Никитин К.Е., Швиденко А.З. Методы и техника обработки лесово-дственной информации. М., Лесная пром-ть, 1978 272 с.

57. Влияние промышленного атмосферного загрязнения на сосновые леса Кольского полуострова. Под ред. Норина Б.Н. и Ярмишко В.Т. Л. -1990 195 с.

58. Павлов И.В. Создание культур в санитарно-защитной зоне алюминиевых заводов Средней Сибири. автореферат дис. на соис. уч. степ. канд. с.-х. н., Ленинград, 1989 - 20 с.

59. Потапова Е.Ю. Некоторые аспекты устойчивости лесных экосистем. Всероссийская научно-техническая конференция "Охрана лесных экосистем и рациональное использование лесных ресурсов". Тезисы докладов. Москва, 1994, т.З, стр. 32-33.

60. Пузанова О.А. Исследования распределения влаги в стволах деревьев. Естественные и инженерные науки развитию регионов: Материалы Межрегиональной научно-технической конференции. - Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2005. - 190 с.

61. Правила рубок главного пользования в лесах Восточной Сибири. М., 1994. 40 е.

62. Приступа Г.К., Мазепа В.Г. К вопросу оценки ущерба, причиняемого лесам промышленными выбросами в атмосферу. В кн.: Мониторинг лесныхэкосистем: Тезисы докладов научной конференции. Каунас -Академия, 1986, с. 360-361.

63. Работнов Т.А. Фитоценология. М.: Наука, 1986. - 164 с.

64. Реймерс Н.Ф. Экология. Термины, законы, правила, принципы и гипотезы. — М.: Россия молодая, 1994. 367 с.

65. Рожков А.С., Михайлова Т.А. Действия фторсодержащих эмиссий на хвойные деревья. Новосибирск,: Наука, 1989. - 160 с.

66. Рожков А.С., Михайлова Т.А. Динамика накопления фтора в тканях хвойных деревьев, подвергающихся фторэмиссии алюминиевых заводов //Экологическая роль горных лесов. Бабушкин: Изд-во ИЛиД СО АН СССР. 1986.-с. 160-162.

67. Предельно допустимые концентрации фтора для хвойных растений (Разработаны А.С. Рожковым и Т.А. Михайловой). Иркутск: СИФБР СО АН СССР, 1988. 20 с.

68. Рунова Е.М., Угрюмов Б.И., Нежевец Г.П. Лесопользование в насаждениях, подверженных влиянию промышленных, выбросов. Учебное пособие. Братск, 1995. 71 с.

69. Рунова Е.М, Угрюмов Б.И, Чжан С.А. Влияние выбросов промышленных предприятий Братска на лесные экосистемы. МК: Фундаментальные иприкладные проблемы охраны окружающей среды. Тезисы докладов. Томский государственный университет, 1995, том 4, стр. 170.

70. Рунова Е.М., Захаренко Т.А., Чжан С.А. Специфика лесопользования в насаждениях, подверженных влиянию промвыбросов. Тезисы докладов. XV НТК, БрИИ, Братск, 1994 г., 2с.

71. Рунова Е.М., Чжан С.А., Пузанов А.Н. Влияние промышленных эмиссий на состояние лиственницы. Тезисы докладов. XVII НТК БрИИ, Братск, 1996 г., 1 с.

72. Рунова Е.М., Чжан С.А. Возрастные особенности реакции древостоев на загрязнение атмосферы. Тезисы докладов. XV III НТК БрИИ, Братск ,1996 г.,1 с.

73. Рунова Е.М., Чжан С.А. Лесовосстановительные мероприятия в техногенных зонах г.Братска. Тезисы докладов. Международной научно-технической конференции « Человек, среда, Вселенная», Иркутск, 1997 г., т.1, 2с.

74. Рунова Е.М., Чжан С.А. Состояние лесных экосистем в районе г.Усть-Илимска. Тезисы докладов. XXVIII НТК БрИИ, Братск, 1998 г., 1с.

75. Рунова Е.М., Угрюмов Б.И., Нежевец Г.П., Чжан С.А. Организация лесопользования в зонах промышленного загрязнения. Рекомендации. Братск, БрИИ, 1998 г., 44 с.

76. Рысин Л.П., Комиссаров Е.С., Маслов А.А. и др. Методические предложения по созданию системы постоянных пробных площадей на особо охраняемых лесных территориях. М., 1988 28 с.

77. Савина Е.Н. Тенденция развития лесной растительности Сибири в голоцене //Динамика лесных биогеоценозов Сибири. — Новосибирск: Наука, 1980. — с.28-53.

78. Санитарные правила в лесах Российской Федерации М., 1998. — 18 с.

79. Седых В.Н. Аэрокосмический мониторинг лесного покрова. — Новосибирск: Наука, 1991. 239 с.

80. Смирнова О.В., Заугольникова Л.Б., Попадюк Р.В. Диагностика сук-цессионного состояния лесных ценозов //Экол.исслед.в Моск. обл.: состояние растительного покрова. Охрана природы./Отделение общ. биол. РАН. М., 1992 — с.200-207.

81. Смолоногов Е.П. Лесообразовательный процесс и его особенности //Теория лесообразоваательного процесса. Красноярск: КНЦ СО АН СССР, 1991. — с.151-153.

82. Соколов В.А., Аткин А.С., Семечкин И.В. Лесные ресурсы Сибири // Сибирский экологический журнал. 1994. - № 1. — с.39-46.

83. Соколов В.А., Аткин А.С., Фарбер С.К. и др. Структура и динамика таежных лесов. Новосибирск: Наука, 1994. - 168 с.

84. Соколов В.А., Фарбер С.К. Организация лесопользования в Нижнем Приангарье.- Новосибирск: Из-во Сибирского отделения Российской Академии наук, 1999.-217 с.

85. Соколов В.А., Аткин А.С., Р.А. Зиганшин и др. Структура и рост древостоев Сибири. Красноярск, 1993. -176 с.

86. Проблемы устойчивости лесопользования. / В.А. Соколов, И.М. Данилин, С.К.Фарбер и др. Красноярск, из-во СО РАН, 1998 - 225 с.

87. Софронов М.А., Абаимов А.П. Особенности лесообразовательного процесса на холодных почвах //Теория лесообразовательного процесса: Тез. Докл. Всесоюз. Совещ. Красноярск: КНЦ СО АН СССР, 1991.-е. 154-155.

88. Сочава В.Б. Географические аспекты сибирской тайги. Новосибирск, 1980.-е. 50-54.

89. Ставрова Н.И. Влияние атмосферного загрязнения на возобновление хвойных пород // Лесные экосистемы и атмосферное загрязнение. Л., 1990. С. 121-144.

90. Страхов В.В., Филипчук А.Н. Лесной мониторинг в России //тезисы докладов ВНТК "Охрана лесных экосистем и рационального использования лесных ресурсов", г. Москва 1994 г. т. 2, с. 6.

91. Структура и рост древостоев Сибири. Красноярск, 1993.174с.

92. Структура и динамика таежных лесов. Новосибирск, 1994. 167 с.

93. Суворов Е.Г. Темнохвойная тайга и сосновые леса в ландшафтах • Приангарья // Ландшафтно-экологические исследования в Приангарской тайге.-Иркутск, 1989.-c.6-14.

94. Сухих В.И. К вопросу о концепции мониторинга лесов. Всероссийская научно-техническая конференция "Охрана лесных экосистем и рациональное использование лесных ресурсов". Тезисы докладов. Москва, 1994, т.2, стр. 3-6.

95. Теоретические основы технологии лесопользования в зонах промышленных выбросов. // Отчет по НИР. БрИИ. N ГР009181 Инв. N009580. Братск, 1990. 153 с.

96. Угрюмов Б.И, Рунова Е.М, Нежевец Г.П. Аспекты лесопользования в лесах, подверженных влиянию промышленных эмиссий. Братск. БрИИ, 1996, 100 с.

97. Угрюмов Б.И., Рунова Е.М., Нежевец Г.П., Чжан С.А. Влияние экологических факторов на лесные биогеоценозы. Тезисы докладов. Второе Сибирское совещание по климато-экологическому мониторингу . Томск, 1997 г.,1 с.

98. Фарбер С.К. Формирование древостоев Восточной Сибири. Новосибирск: Из-во Сибирского'отделения Российской Академии наук, 2000. — 432 с.

99. Фильрозе Е.М. Оценка современных тенденций лесобразовательных процессов// Теория лесообразовательного процесса. Красноярск: КНЦ СО АН СССР, 1991.-с. 164-166.

100. Харук В.Н. О разработке ГИС техногенных воздействий на леса Сибири // Сибирский экологический журнал. 1998. - № 1. — с. 25-30.

101. Шейнгауз А.С. Нарушенность лесного покрова: классификация и щ картографирование по показателям лесообразовательного процесса // Лесоведение 1994. - № 1. — с. 7-12.

102. Шяпетене Я.А. Закономерности усыхания сосняков в зоне интен-ф сивных промышленных выбросов // Лесное хозяйство. 1988, N 2,стр. 43-46.

103. Чернинькова Т.В. Влияние промышленных выбросов металлургических комбинатов налесные фитоценозы: Дис. канд. биол. наук. М.,1985. 203 с.

104. Чжан С.А., Пузанова О.А. Состояние подроста в зонах промвыбро-сов. Тезисы докладов. XVII НТК БрИИ, Братск, 1996 г., 1 с.

105. Юкнис Р., Лексис М. Моделирование динамики продуктивности древостоев в условиях загрязненной природной среды. В кн.: Мониторинг лесных экосистем: Тезисы докладов научной конференции. Каунас - Академия, 1986, с. 354-355.

106. Godbold D.L., Huttermann A. Effect of zinc, cadmium and mercury on §) root elongation of Picea abies ( Karst) seedlings and the significance of these metalsto forest die back // Environ Pollut. 1985. Vol. A 38, N 4. P.375 -381.

107. Grodziska K. Mosses as bioindicators of heavy metal pollution in Polish national parks // Water, Air and Soil Poll. 1978. Vol.9, p. 83-97.

108. Kimmins J.P. Forest Ecology. N.Y.; Macmillan, 1987. 531 p.

109. Keller T. Aus wirkungen niedriger S02 Konzentratienen auf junge Fishten// Schwien. Z. Forstses.1980. N 127. S. 237-251.

110. Smith W.H. Air polution and forests: Interaction between air contaminants and forest ecosystems. New Jork etc., 1981. 379 p

Информация о работе

Пузанова, Ольга Анатольевна
кандидата сельскохозяйственных наук
Братск, 2005
ВАК 03.00.16

Диссертация

Экологическая оценка длительного техногенного воздействия на хвойные древостои Приангарья - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы