Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Экологическая оценка состояния лесных насаждений с помощью методов фитоиндикации на примере Сергиево-Посадского района

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Экологическая оценка состояния лесных насаждений с помощью методов фитоиндикации на примере Сергиево-Посадского района"



На правах рукописи БАКАНОВ Александр Валерьевич

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ С ПОМОЩЬЮ МЕТОДОВ ФИТОИНДИКАЦИИ НА ПРИМЕРЕ СЕРГИЕВО-ПОСАДСКОГО РАЙОНА

03.00.16 — Экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва —1997

Работа выполнена на кафедре промышленной экологии и защиты леса Московского государственного университета леса.

Научный руководитель — академик, доктор биологических

наук, профессор Николаевский Б. С.

Официальные оппоненты — доктор сельскохозяйственных

наук, профессор Обыденников В. И. кандидат биологических наук Мартынюк А. А.

Ведущая организация — Всероссийский научно-нес^одовл-

тельскии институт химизации лесного хозяйства.

Защита состоится « 1997 г. на засе-

дании специализированного совета "Д.053.31.05 при Московском государственном университете леса в 10 час. 30 мин., аудитория 313. Отзывы па автореферат в ДВУХ ЭКЗЕМПЛЯРАХ С ЗАВЕРЕННЫМИ ПОДПИСЯМИ просим направлять по адресу: 141001, Мытищи-1, Московской области, Московский государственный университет леса. Ученому секретарю. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета леса.

Автореферат разослан «

/У» (¿^¿/.-^срФН 1997 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат биологических наук, доцент Е. Г. Куликова.

Подл, и печ. 5.05.97 г.___Объем 1 п. л. Зак. 97 Тир. 100

Типография Московского государственного университета леса

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

' Актуальность темы.

На территории нашей страны наряду с зонами экологических бедствий имеются достаточно большие территории с невысокими уровнями загрязнения. В последнеее десятилетие ведется активный поиск наиболее надежных методов индикации загрязнения воздуха :1 со тоячия лесных хвойных насаждений. Среди ' этих методов выделяются способы оценки за1рязнения воздуха с помощью эпг битных лишайников и состояния хвойных насаждений по изменению их биоиндикацнонных парамегров.

Лихенонндикационныс методы * отличаются высокой чувствительностью к околофоновым уровням загрязнения атмосферы, позволяя довольно точно определять границы распространения промышленных поллютантов. Совместное с ними измерение биометрических параметров хвойных насаждений позволяет дан комплексную опенку состояния окружающей среды вблизи источников технсненных выбросов.

Д<У Ул и_ нее л скован ий.

Исследование влияния невысоких уровней за1рязнения воздуха (до 1-2 ПДК) в -условиях Московской области на изменение морфологических параметров еловых древостоев и на развитие

эпифнтных лишайниковых синузнй, а также определение по их реакции границ распространения и уровней загрязнения атмосферы. Для се достижения решались следующие задачи;

— измерение п загрязненных и фоновых районах биометричссих параметров ели европейской и показателей распространения эппфитных лишайников, выявление наиболее информативных из них.

— установление влияния г пленений некоторых биоэкологических характеристик на лихеноиндикационные показатели.

— определение по реакции эппфитных пишаиников уровней суммарного загрязнения и границ распространения промышленных поллютантов.

Научная новизна. Заключается в следующем;

— установлены зависимости показателей заселения эгшфитными лишайниками хвойных и лиственных деревьев с уровнями загрязнения воздуха.

— определено влияние изменения наиболее важных

биоэхологических характеристик насаждений ( бонитета и полноты )

на состояние эиифитной лкхечофлоры. 0

— получены зависимости в изменении биометрических параметров ели европейской от уровнен техногенной иа; рузки.

— выявлены наиболее информативные биоиндикационные показатели в условиях относительно низких концен граций сернистого ангидрида. .

Практическаг значимость работы.

Примененная методика огенки загрязнения воздуха по состоянию эпифитной лихенофлоры может быть использована в качестве простого, недорогого и относительно надежного спосоГ'1 установления граннц распространения и суммарных концентраций, промышленных поляютантов ( в сравнении с 50: ) вблизи крупных, промышленных предприятий, городов. Выявленные информативные фитонндикациониы': показатели позволяют надежно оценивать состояние еловых насаждений вблизи источников г.ьзбросов и прогнозировать развитие экологической ситуации на перспкктипу.

ЛЮ.' '^к вклад.

Диссертантом осуществлен сбор экспериментального материала, проведена его обработка и научный анализ. Сделаны соотвегсгвуюшие вьшоди. Апро^.щ^рлоохУ.

Оконные положение диссертационной работы догладывались ка ПсероссиЯскон научни-техническсн конференции МГУЛ (1993г.}, па научно» ¡;о^фео<:нпл!1 "'Снсгема озеленения крупною города, как фак тор еп". жтпеобсскс'!««!»*". МГУЛ (1'^5г.)

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 4 научных работы, составлен нормативный документ Мособлкомприроды. I работа находится в печати.

Объем и структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, 11 глав, общих выводов, приложения и списка литературы. Список используемой литературы включает 206 источников, из них 22 иностранных Общий объем работы 198 страниц машинописного текста, включая 46 таблиц, 12 рисунков, 5 фотографий. В приложение вошли материалы таксационного описания.

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

В работе рассмотрены вопросы реакции наиболее чувствительных растительных, индикаторов — ели европейской и лишайников — на атмосферное загрязнение невысоких концентраций и определение по ним границ и уровней распространения поллкл антов.

Характеристиками нзмемешш могут бить физиологические, биохимические, химические процессы ( определение концентраций загрязняющих веществ в органах [.астений, кислотность отдельных (•оставляющих растения, активность физиологических процессов и ферментов и друне } и биомстрчческие ( пидевой госгаз, обилие, густота и возраст кроны, прирост деревьев, запас фнтомассы (Кулагин. 1 *>74. Николаевский, 1*^82.. Марти.ч, Мартин, 1937, Юиснис, ¡988 ).

Для опенки состояния хсснных масавдешт ;икладывмна> постоянные пробные площади. Они. выбирались как в непофслсгиеш: iii близости от нс.'очнккои нромыш.т шыч пыСросон, так и ¡1 фоновых paiionax. Конгрол; мыс чэкладьп'алнсь л наиболее удаленных и зкологпчески чистых л<*сши\ участках Сергиет -! Lu адскою района Пробные площади закладывались е с;зе;<»с»(«1рчсгны.\ едокых киогкдпмях. пню пеОд • — ельник сложный.

hiiimi-iiin-ie пробные л.ю'циди по оценке состоянии эчшфнгной лч'.енофчори |;'1кл.1;;;,||;.!Ш1сь по маршручным ходам, а так*й в

непосредственной близости ст игточ.п:ков промышленных выбросов в приспеваюшиг; и спелых смешанных нгеаждсниях( более 50 лет) с дн.шг.-фом более 28 см, мак как в условиях Подмосковья лишайники преимущественно заселяют деревья именно с чтими характеристш ^ми (Нихолаепскпй. 1993). Исследования проводились в вегетационный период на протяжении трех лет ( 1993 — 1995 ).

Морфометрическне пока атели ели определялись на боковых ветвях из верхней части кроны модельных деревьев. Одновременно отбирались керны для изучения радиального лриросха. Определяли К01ИЧССТВО хвои нк побе1ах разного возраста в штуках, время жиз1'.и хвои, длину, толщину и сухой вес хвои, дличу. верхний и нижний .диаметры, сухой вес побегов.

Для характеристики степени заселения ^пифнтнон лихенэфлорэй стволов деревьев использоиэлигь; процент заселенных деревьев ( »'.а 100 лиетг.енмых и 100 хвойных, высчпа поднятия по стьолу (мерной рейкой), плоыогп, заселения (1 — 3 балла — единичные экземпляры, 4—7 куртичы. 8 — 10 сплошное ) и видовой состав пи общепринятой методике ( Голубкопа, '966. Гаржкят. 19?»').

Всего было заложено 10 пос1оянны\ пробных площадей по оценке ссстояния хьомнмх насаждений и 47 иременых по учету состояния лнхепофлорм. Полученные данные оатнстически обрабатывались ( Лакнн, ¡990 ).

ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ. ИССЛЕДОВАНИЙ.

Глава содержит краткую характеристику природных условий района иссле. оваций; общие сведения, характеристику лесного фонда, животный мир, рельеф, геологическое строение, климат, гидрографию.

ПРОМЫШЛЕННОСТЬСЕРГИЕВО-ПОСАДСКОГО РАЙОНА

И ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА.

На торриторич С с р i и с в о • Г] о с:.га с к ог о района зарегистрировано Wi?, стационарных источи кл загрязнения атмосферного воздуха. Из нг\ S.'> основных. Всего в атмосферу поступает S4752.5Í) т/г i.-'.гряшлющих nenieciB как oí передвижных, iük и от стационарны;: иск-чинков. В чыбросах преобладаю! окись углерс (a 58Й?9,|5 т/г, очисл.л anita 5-W9.l'> т/г, серии тын ангидрид 3937,4 т/г. уг'лпчиоро.-н.: !¡>220.82 т/г < Bavaiiiu». 1994 Выбросы с aii¡o-iрансиори составляют йолег от обшего воздушного

tai р»'iici.uk (Опенка ,íoí.'!l-¡ii.'ím¡i;;.... i99-1 г.). Однако именно иром! ¡üi.k'kih.ío ирелнрипмг.! хрл'иоч'С" основными иостатцнкгмп

сернистого ангидрида, окислов азота, фтора, хлора, аммиака, то есть наиболее токсичных для растений газов.

Среди предприятий крупнейшими поставщиками загрязняющих веществ являются "Электронзолнт" — 3733,9 т/г ( г.Хотьково), Ю..БИ — 1043,6 т'г (г.Сергиеп Посад ), лакокрасочный завод — 829,1 Чг ( г. Сергиев Посад ) (Ьаканов, 199-1).

Уровень фоновых максих.ильно-разоиых концентраций Сергиево-Посадского района изменяется в пределах для БО: 0,05 — 0,20 мг/куб.м. КО. 0.015 — 0,09 мг/куб. м. СО: О.Б — 1,5 мг/куб.м, вззешенным веществам 0,3 — 0,4 мг/куб.м. (О фоновых..., 1994.). •

Вследствие неравномерности развития промышленности по территории района имеет место неравномерность загрязнения атмосферного воздуха. Северная часть наиболее экологически чистая, центральная и южная более загрязнена.

РЕЗУЛЬТАТЫ 11ССЛЕДОВЛНИЙ.

ВЛИЯНИЕ БИОЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ СЕРГИЕВО-

ПОСАДСКОГО РАЙОНА НА ПОКАЗАТЕЛИ ЗАСЕЛЕНИЯ

ЭИИФИ . НОЙ ЛИХЕНОФЛОРОП СТВОЛОВ ДЕРЕВЬЕВ.

Исследователями неоднократно отмечалось влнчмис режима влажности и насаждении на рлзэтш.лнхенофлорм (Толпышева. 1093, Инльсон, 1^86, |Иартпн, 1ЧК2.), осиешенностн на видсвой сосгав (Толпышева, 1093, Трасс, 19"7), •мруктуру лшаашшковы.х скмузиЛ (Б.ччроа, 199.' ), типа коры форофнта на ондоесК «.остап (Мартнн,19М4), сотошшя самого дерева па шшовоГ состав лнхенофлоры (Гордееьа, Т^лпышспа, 1978.).

Пропущенные нами исследования по влиянию Сопите га н полноты насажденни п лвух лколо; ических зонах ( 2: и 4 ) на показатели заселения ини'ипюй лнхенофлороп стволов дере ьев позволяют сушес.нсппо дополнить ранее полукнные данные, п также'оценить степсш. влияния в нзменениип гшх параметров, которые допуска;:! наша методика.

Изменение- полноты от 0,9 до 0,5 в 'зеиге максимальных дач Сергисв'и-Посадскох'о района -нагрузок вызывает иозраетаннс но. аза гелей состояния лнхенофлоры; процсша заселенных хзойных н

лиственных деревьев в 2,3 и 1.7 раза соответственно, высоты заселения в 2,1 и 3.2 раза, плотности заселения в 1,6 и 1,1 раза. В наиболее экологически чистом районе устойчивого изменения этих параметров не происходит.

Исследованиями установлена разная закономерность в изменении основных лихеноиндикационных характеристик. В условиях высоких техногенных нагрузок это изл :нение носит неустойчивый характер. В наиболее экологически чистой зоне с уменьшением класса бонитета, которое определяется в данных лесораститгльных условиях новышеннм уровня грунтовых зол, увеличиваются показатели состояния лихенофлоры как на лиственных, так и на хеонных породах; процент заселенных деревьев на 5% и 5%, высоты заселения хвойных на 46%, плотности заселения на 17% и 53% соответственно.

Разные тенденции и разит ни лихенофлоры в фоновом и загрязненном районах объясняются частично разной физиологической активностью при изменении влажностного режима б насаждении. Прь уменьшении концентраций поллютантоп до околофон^вых ( 0,05 мг/м' . 50; ) возрастание влажности воздуха в целом положительно сказывается на развитии лихенофлоры. Воздействие более высоких концентраций ( 0,2 мг/м5 5Сь ) промышленных поллюташов приводит к более быстрому их усвоению и по1 ледующему общему угнетению лихенофлоры.

СОСТОЯНИЕ ЛИХЕНОФЛОРЫ В НАСАЖДЕНИЯХ СЕРГИЕВО-ПОСАДСКОГО РАЙОНА H ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ЗОНИРОВАНИЕ ЕГО ТЕРРИТОРИИ.

Уста нош. .на ( Трасс, 1985, Жидков, ¡994 ) зависимость развития лихенофлоры ( плотность и высота заселения коры деревьев, видовое разнообразие и цр. ) от уровней загрязнения воздуха и других экологических факторов.

Наибольшую площадь коры деревьев в насаждениях. Сергиево-Посадского района занимают два ¡чща; Hypojrymnia pbysodes (L.), Ny! и Cladonia c~>n.j>cr<>ea (Fik), Spreng, определяющие оснишую доминирующую компонента линанннковых сообществ как - '.и, так и березы. При этом Cladonia .oniocraca заселяет комлевую часть дереаа, Н; pogyninia physodes -- стволовую. Определены вертикальные зоны распространения лишайников для хвойных — 4 зоны и диствеиных — 5 зон ч видов^ разнообразие. На мойных ветре1'гются 7 видов; Hypoj,/!nnia physodes, Cladonia conioc iea, CI. cenotcn (Ach) Schaer.,C!. funbriata (1.) Fr.. Cetraria pinasiri (Scop) l.hgves, Parmeliopsis auibijua (WulO Nul. Evcnia prunastri (L) Ach. Эти же виды распространены и на ЛИС1НС1ШЫХ. Всего на лиственных породах установлено 20 зидов лишайников. Среди другн* наиболее часто встречаются следующие ви."ы; HypOijymnm physodes, Cladonia conjocraea, CI ilmbriata,'.,

Xantoria parieüp.a (L) I-"í.. Fr.. Cetraua pinastri, Parmclia sulcata Taul., Pliysci¿ aipo'.iu (Hwnb) Furiirohr. Parmeliopsis ambigua. Всего на территории района установлено 2.3 вида лишайников. На основе ранее разрабогап/ш.х шкал (Бязров, 1994, Трасс, 1985, Крючков, 198.) с учетом полученных в ходе проведенных исследований резу;»^атов, данных ;:р)1нх организаций (О фоновых..., 1994} была разработана пятиранговая шкала чувствительности эпифитнмх лишайников Cepnicbo-Moc.VKKOio района и соответствующих им диапазонов концентрации 'азов.

В ходе исследований установлена что в большинстве случаев с увеличение:.: расстояний до промышленных предприятий и городов ( до 35 км ) увеличивается и процент заселенных хвойных (с 2 до 98> и лиственных (с 27 до 100) деревьев, плотность (с 1.4-1 до 7,21) п (с 2,63 до 7,76; и высота заселения свола хвойных (0,15 — 5,22) и лиственных (0,1! - 8.7S). Вместе с тем. наблюдается определенная неравномгрност:. в изменении отдельных лмхененндиклпионных Параметров как iu-за невысоких уровней яагр.; «нения воздуха, так и из-за некоторого изменения лесорапигельпыл \с.юиий. вызванного геоморфологией терри юрии. Длк повышения эффективности и обьскгивности оцен:;и зг.фязнечим окружающей среды методами лихе.чоиндикации была разработана система подсчета индекса чиетсчы воздуха (ПЧ8) путем гуммиронанич четрех показателей

сотояния лихенофлоры на пробных площадях в условных единицах — баллах (1 вид — 1 балл), процента заселенных деревьев раздельно хвойных и лнетденных пород (¡0% заселения — 1 балл) ( Пхв, Пл ), средней высоты поселения по ст волам (1м — 1 балл) (Нхв, Нл ), средней плот"ости поселения (1 балл - 1 балл ) ( Схв, Сл ), количества видов ( I вид - 1 балл ) ( В ). Таким образом, на каждой пробной площади ИЧВ суммируется из 7 величин;

ИЧВ = В + Пхв + Нхв + Схв + Пч + Нл + Сл. Каждс |у дс.ятибальному диапазону ИЧВ соответствует свой диапазон концентраций загрязнителей (в сравнении с 50?. ), определенный с уетом результатов других неследоваши! (Трасс, 1985, Николаевский, 1993,0 фоновых..., 1994).

О -- ¡0,0 балла О 25-- 0,30 мг/куб.м 10,! — 20,0 балла 0.15—0.24 мг/куб.м 20,1 -- 30,0 балла 0,08 — 0.14 мг/куб. . 1. ■ 30.1 - - 40.0 балла 0,05 — 0,08 мг/куб.м 4°,1— 50,0 балла 0,05 и менее '

В условиях Сергкево-Посадского района ИЧВ изменяется по пробным площадям преимущественно л пределах 10,1 —40,0. На его. основе на территории района было выделено три зоны, площадь которых составила 2 — 19 3 — 52 %, 4 — 29 % (Рис. 1). Для каждой из зон рассчитаны средние пихепоппдикациог.пые параметры (таблица

1). устойчиво уменьшающиеся с возрастанием уровня техногенной нагрузки (Рис. 2)

Рассчитанные по зонам нагрузки серы на 1 га для Сергиево-Посадского района соаавили; 2 юна -- 11,16 кг Б/га в год, 3 зон — 0,4кг 5/га з год., 4 зона — 0,01 кт Б/га в год ( по общему техногенному объему выбросов).

Таблица 1.

Изменение средних лнхеноиндг.кационных параметров по экологическим зонам.

Зоны Среди Хвойные Лиственные ичв

число %ззс. Ср. вь с Ср % зас. Ср. въ с. Ср. баллы

видов, дер. засел плот дер ■ засел плот

шт дер дер. дер. зас.

м б •ллы м баллы

2 2,1 4,1 7.1 0,32 • 3,!6 3.40 38,80 0,1:6 3,86 14,88

з л 19,2 0,35 69.35 1,22 4,88 22,81

5.2 Я,2 2.05 - 5,12 58,69 5,8! 5.76 37,93

Кош рол 5,0 82,0 5.22 7,24 98.00 7,7 7,30 50,10

Тверская область

Fpoc/taSc/oM О&асть

Талдансний оайои

Днигяро1 VH/Û район

О-if тненные гретые пющаВи Ш- пястаянны? правыеnieuiodi/ />

Р:к-. ! ')ui\ro¡ имение зона Ccpi нсво-l íocjwkoio района.

i "Î

•о -

i I

)

---1___________

i

b) 'C>bb ч ..j

Mvw оыС.-чгсов, в ст>»вчск*ч С Ь02, т»г.

Рис.2. iiibtHrHHe ИЧ0 ui ьыоросое по эонлм.

ВЛИЯНИЕ ТЕХНОГЕННЫХ НАГРУЗОК НА РАДИАЛЬНЫЙ ПРИРОСТ И БИОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ БОКОЗЫХ ПОБЕГОВ ЕЛОВЫХ НАСАЖДЕНИЙ.

Радиальный прирост является важнейшей характеристикой состояния лесных насаждений, обладая высокой чувствительностью к изменению экологических факторов и связан с продуктивностью насаждении (Юкснис и др.. 1985, Алексеев, 1990).

Нами установлено устойчивое, достоверное снижение радиального прироста за 5 лег ( 1987 - 1991 г.г. ) по пробным площадям (Таблица 2).

В сравнении с контролем оно составило; Сергиево-Посадское лесничестве, квартал 5 — на 31,7%, квартал 10 — на 11%, Хотьковское, квартал 19 — на 26,6%, Краснозаводское, квартал 88 -на 29,5%.

В условиях относительно невысоких техногенных нагррэк произошло снижение линейных параметров и сухого веса годичного побега. Так максимальное снижение длины годичного побега составило в условиях высоких техногенных нагрузок по годам; 1993 — 39%. 1992 - - 33%. 1991 — 32,9%, ¡990 -- 31,5%. (Краг-озаводское, к в

88). Однако устойчивое, статистически достоверное снижение наблюдается лишь в условиях максимальных техногенных нагрузок,

Таблица 2.

Изменение пятилетнего радиального прироста по пробным площадям, мм. .

Лесничества

Хомя Серги Серги Серги Серги Конс- Конс- Хоть Крас- Торга

ковск ево- ( 0- ево- ево- танги танти ковск нозав шинс-

ое;св Поса Посл Поса 11 оса -новс- -новс- оекв! одско ксе,

91. дское, дское, дское, дское. кое, кое, 9 . е кь кв 32

Конт- кв5 КЗ 10 кв 61 кв 88 кз 19 кв 48 88

роль

23.7 16,24 21,! + 22,4+ 22,0+ 25,5+ 20,3+ 17,4+ 16,7+ 20,1 +

0.64 0,76 ' 0,45 0,42 0,40 0,52 0,64 0,52 - 0,93 -0,68

составив по сравнению с контролем; 1993 — на 74,1-71,2%, 19"2 — на 69,3-74,0%, 1991 — на 71,3-79.2%, 1990 — на 69,1-69,9%.

Близкое изменение нами установлено и по сухому весу побега. Так в 5 квартале Сергиево-Иосадсього лесничества уменьшение сухого пссн годичного побега составило по годам в сравняй» с контролем; 1993 — ни 46,5%. 1992 — на<14"о, 199- -38,4%. 1990 - на 33,8%.

ФИТОМЕТРИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ХЗОИ ЕЛИ

ЕВРОПЕЙСКОЙ В ЗОНАХ НЕВЫСОКИХ ТЕХНОГЕННЫХ

НАГРУЗОК.

Надежными информативными показателями состояния хвои лесных насаждений могут быть ее линейные параметры, сухой вес. количество на побеге и возраст. (Десслер, 1982, Шьпятене, 1986, Ярмишко, Ярмишко, 1990). Измеренные нами длина, толщина и абсолюгно-сухой вес хвои устойчизых статистически достоверных различий с контролем не обнаружили. В условиях Сергиепо-Пссадского района информативными оказались когшчсстео хгои на побеге и возраст хвои.

Устойчивое снижение количества хвои наблюдается по всем пробным площадям. При этом максимальное снижение зарегистрировано на тех пробных площадях, на которых максимальи н снижение радиального прироста и биометрических параметров боковых побегов, то есть а условиях максимальных техногенных нагрузок — в 5 квартале Сергиево-Посадского лесничества, в 19 квартале Хотьковского лесничества, в 88 квартале Краснозаводского лесничества. В абсолюшых величинах снижение по годам достигает в 5 квартале Сергиево-Посадского лесничества по сравнению с контроле:«;

1993; . 263,8 шт — 197,2 шт

1992; 328,7 шт — 211,4 шт

1991; 318,8 шт — 1 "4,0 шт

1990; 318,4 шт—- ¡90,6 шт

На пробных площадях с максимальной техногенной нагрузкой остается 55 — 60 % хион старших возрастов. В незагрязненных районах количество хвои составляет 82 — 90 % в сравнении с контролем.

Таблица 3.

Изменение в соотношении биомасс хвои и побегов, мг/гр.

Год Хомя Серг Серг Серг Серг Кон- Кон- Хоть Крас Торг

ков- иево- иево- иево- иево- стан- стан- ковс- поза ашин

ское, Поса Поса Поса Поса тине тине кое, водл- ское,

кв 91 дское дское дское дское вскэе вское кв 19 кое, кв

■ | кв 5 кв 10 кв 61 кв 88 кв 19 к.! 48 кв 88 32.

) 993 ¡212. 1726, 1305, 1022, 1095, 1422, 1111, 1416, 1607, 1103,

8 6 3 ' С ^ 0 6 9 6 2 9

¡992 552,8 790,4 619,5 523,3 688,1 643.8 611,0 755,1 853,3 861,9

1991 243,2 331,1 ¿.18,5 171,4 255,0 239,0 291,5 359,6 354,6 373,7

! 99.) 128,8 193,1 157,1 111,5 148,0 164,9 155,1 324,9 277,1 177.7

Ни всех пробных площадях установлено снижение возраста хвои, з большинстве случаен статистически достоверное. В абсолютных величинах изменение составило от 7,3 лет для пробной площади в квартале fil Сергиево-Носадского лесничества до 10.2 лет в контроле ( квартал 91, Хомяковское лесничество). Максимально возраст хаои снижается на 28,4 %. Под действием техногенных нат рузок произошло уменьшение плотности охзоения побеюв. достигающее 32 % в сравнении с контролен.. При этом большая часть хвои теряется в первые три года жизни — до 40 "/„ ( 5 квартал Сергиеао-Посадсхого лесничества ).

В кроне хвойных насаждений произошло перераспределение биомасс хвои ч побегов и пользу хвоп. В абсолютных единицах изменение в соотношении очень значимо и составило; контроль ( 1993 г ) — 12Î2.8 мг/гр, квар i ал Краснозаводске! о лесничества ( 1993 г 1 — ! 607,2 мг/гр.( Таблица 3 j.

В процентах по годам это изменение достигает 5 — 11% п сравнении с контролем. Дерево, постепенно теряя ассимиляционный аппарат, ы.шуждено сокращать приток синтезируемых веществ в побег.

Для пробных площадей с высоким уровнем техногенной нагрузки происходи i увеличение в соотношении количества х он на единицу веса побега. В абсолютных цифрах уьеяичение составило;

Хомяконское лесничество, квартал 91 - 1993 г — 414,8 шт/гр

1992 г— 163,0 шт/гр

1991 г — 64.9 шт/гр ¡990 г — 30,2 шт/гр

Сергиево-Посадское, квартал 5. 1993 г — 666,2 шт/гр

1992 г — 238,1 шт/гр 1991 г— 92,1 шг/гр 1990 г—53,4 шт/гр

В процентах по годам это различие достигает 5 — 12 %..

ХАРАКТЕРИСТИКА ИСПОЛЬЗОВАННЫХ МЕТОДОВ

ФИТОИНДИКАЦИИ И ВОЗМОЖНОСТЬ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

ДЛЯ ОЦЕНКИ УРОВНЕЙ ЗА1РЯЗНЕНИЯ И ГРАНИЦ

РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ.

В зонах действия невысоких концентраций поллютантов ( до 1 — 2 ПДК ) информативными биометрическими показателями состояния хвойных насаждений могуч быть сухой вес хной (Ссменюк, Рудкова, 1Токарева", !9"3,), количество хвои на побеге и на единицу побега (Яомишко, Ярмишко, 1990, Токарева. 1993,), радиальный прирост (Шапятене. 1586, Алексеев, 1990,). линейные приросты и сухой всс Гюкоьых побегов ( Сергейчик, 1980 ). возраст хвои ( Шаня'тснс, 1986 ),

длина и толщина хвои (Ссргсйчик, 1930, Шапятене. 1986,), лихеноиндикационные параметры (Трасс, 1985, Бязров. 1994 ). Вместе с тем, отмечалась разная индикационная способность перечисленных параметров в разных условиях (Семенюк, Рудкова, 1988). В условиях низких антропогенных нагрузок Сергиево-Пос.чдского района из использованных биоиндикационных показателей информативными оказались 11. Наиболее достоверные зависимости получены по изменению пятилетнею радиального прироста, колличпства хвои на .годичных побегах, возраста хвои и лихеноиидикационных параметров.

Длина, верхний и нижний диаметры, сухой вес побегов устончизо изменяются по пробным площадям с максимальным . уровнем техногенного воздействия.

На основе ранее проведенных исследований ( Николаевский, 1993) и полученных данных по изменению ИЧВ, соответствующих ем^ диапазонов

концентрации и изменению наиоолее информативных параметров'ели можно дать комплексную оценку экологического состояния окружающей среды (Таблица 4)

На основе полученных нами данных по распределению эпифигной лихемсфлоры для 2, 3, 4 диапазонов ИЧВ может быть расписан их ендовой состав (Таблица 5). Наиболее встречающиеся 7 видов (2 зона)

ТаРтниа4.

Зависимость ИЧВ, некоторых фитоиндпкационных параметров етп европейской и степени дигрессии насаждений от уровней суммарного загрязнения (в сравнении с SCh).

ИЧВ 1 Сииже DHC рад приро ста. % Сниж ение возрас га хной % Сииже ние ко личсст хвои, 0/ /0 Общая степень угнетения еловых насаждений. Характерней! ка зоны загрязнения. Уровн и загряз нения ЕОЩ. мг/куб ,мф

2 3 4 5 6 7

0-10,0 50-80 _____' 50-60 - 40-60 Существенная. Через 15-20 лет возможна дигрессия. Опасное, очень высокое. 0,250,30/ 0.0250,03 0Л5-'" 0,24/

10,120,0 30-50 j 30-50 i ' i ! 30-40 Существенное . снижение Сравнительно опасное, '

продуктивности высокое 0.015-

Способствует 0,024

• смене пород.

20,1- 20-30 20-30 20-30 Снижение Достаточно 0,08-

30.0 продуктивности серьезное. 0,14/

насаждений среднее 0.008-

0,014

30,1- 10-20 10-20 ¡0-20 Снижение Существенное 0,05-

40,0 продуктивности снижение 0,08/

насаждений среднее. 0,005-

0,003

40.1- Разли- Разли- Разли- Возможно Слабое 0,02-

50,0 чии чий чий чезначи тельное загрязнение 0,05/

нет нет нет снижение 0,002-

продуктивности 0,005

50,1 и — -— — — Загрязнение 0,005-

выше отсутствует 0,02/

0,0001

0,0003

* в числителе максимально-разовые. в знаменателе

среднегодовые.

характерны и для последующих зон. Наблюдается устойчивая динамика возрастания количества видов с уменьшением техногенных нагрузок.

Для повышения надежности экологических оценок загрязнения воздуха и состояния лесных экосистем, а также экологического зонирования территорий необходимо использовать в исследованиях минимально 3-4 метода фитоиндикаини. Предпочтение следует отдавать следу: щим методам;

1. — ликеномегрическому

2.—дмщрохронологичсскому

3. — биометрии хвои и боковых побегов.

Таблица 5.

Расселение лихенофлоры Сершепо-Посадского района . по экологическим зонам.

Состав лихенофлоры. Н"мер зоны.

!. Нуроцугпгна р1]у50с1е$ I.. (К'у!) 2. С!ас1оша сошосгаса Р1к (Яргеп^) 3. Оаскша сепоЬ-а (АсЬ) Бсцаег. 4. С'а'Зогла Г1глЬгиЧа (Ь) Гг. )

5. Parmelia sulcata Taul. 6. Physcia aipolia (Hymb) Fururohr. 7. Xantoria parietina (L) Fh. Fr.*

1. Hypogymnia physodcs I. (Nyl)

2. Cladonia coniocraea Fik (Spreng)

3. Cladonia bacillaris Nyl.

4. ClaJonia cenotea (Ach) Sclmer.

5. Cladonia fimbriata (Li Fr.

6. Cladonia digitata (L) Schaer.

7. Xantoria parietina (L) Fh. Fr. 1

S. Cetraria islandiea (L) Ach.

9. Cetraria pinastr (Scop) Lhgres.

!0 Pannelia sulcata Taul.

11. Physcia ciliata (HolTm)

12. Physcia aipolia (Kyrr.b) Fururchr j

13. Paimeiiopsis ambigua (Wulf) Nyl.

14. Evernia prunastri (L) Ach.

15. Evernia rncsomorpha (Flot) Nyl.

1. Hypogumnia physodes L. (Nyl). 2. Ciadonia coniocraea Flk (Spreng) 3. Cladonia cenotea (Ach) Schaer. 4. Cladonia llmfcrinta (! ) Fr. ......

5. Cladonia foliacea (Hyds) Schaer.

6. Xantoria parietina (L) Fh. Fr.

7. Cetraria pinastri ( Scop) Lhgres.

8. Parinelia sulcata Taul.

9. Physcia ciliata (HolTm). 4

10. Physcia aipolia (Hymb) Fururohr.-

11. Parmeiiopsis ambigua (Wulf)

12. Physconia gr" ea (Lam) Paelt

13. Physconia pulverulacea Moberg.

14. Kvemia pnmastri (L) Ach.

15. Phaeophuscia orbicularis (Neck) Moberg.

16. Peltigeia canina (L) Willd.

17 Peltigera malacea (Ach) Funk

18. Lecanora varia (Hoffm) Ach.

19. Buelha punctata (Hoftm) Mass.

+Xantoria parietina автором встречалась в черте 'города Сер-исв Посад на придорожных лиственных деревьях. Не также можно отпети ко 2 зоне.

ВЫВОДЫ.

1. Длительное невысокое ( до I ПДК ) з«1 равнение атмосферного воздуха газами, лылыо и тяжелыми металлами предприятий и

автотранспорта Сергиево-Посадского района вызвало значительное угнетение еловых насаждений и чувствительной эпифитнон лихенофлоры. При действии техногенных нагрузок этого уровня в течение 15-20 лет возможна дигрессия еловых насаждений.

2. По наиболее чувствительным к невысоким уровням загрязнения показателям состояния лихенофлоры определены границы распространения атмосферных загрязнителей ( зоны ) и

соответствующие им диапазоны концентраций суммарного

>

загрязнения ( в сравнении с80г ). Для 2 зоны — 0,15-0,24 мг/куб.м, для 3 зоны — 0,08-0,14 мг/куб.м, для 4 зоны — 0,08-0,05 мг/куб.м и менее. Расчитанные для зон средние лихеноиндикационные показатели устойчиво и статистически достоверно возрастают от2 к 4 .

3. Установлено устойчивое, пропорциональное по годам снижение количества хвои на годичных побегах, достигающее 47%. Снижается и плотность охвоения побегов, возраст хвои. Максимальное снижение радиального прироста составило 32%. Линейные приросты боковых побегов (длина и диаметры) максимально сокращались соответственно до 39 и 25-31%, сухой вес до 50". о. В кроне дерева происходит перераспределение биомасс хвои и побегов в пользу первой в 1,5-2,0 раза.

4. Определено влияние некоторых лесорастнтельгых факторов на показатели состояния лихенофлоры. В условиях серьезных

техногенных нагрузок ( 2 зона ) с увеличением разреженности древостоев ( уменьшение полноты ) происходит увеличение всех лнхеноиндикационных показателей, однако статистически недостоверное. В фоновых районах эти различия еще менее зн?чимы.

5. Выявлены наиболее информативные биоиндикациониые показатели состояния эпифитных лишайников и ели европейской; высота заселения стволов, процент заселенных деревьев, плотность заселения ( раздельно хвойных л лиственных ) , ИЧВ, радиальный прирост ели, количество хвои на годичных побегах, возраст хвои, в меньшей степени длина, диаметр и абсолютно-сухой вес годичных побегов без хвои. Определен видовой состав лихенофдоры -— 23 вида, расселение на хвойных и лиственных породах.

На основании экспериментальных данных установлены связи м"-кду наиболее информат виыми фнгокндикационными показателями и пределами загрязнения воздуха.

6. Для большей достоверности экологической оценки загрязнения среды и состояния хвойных насаждений необходимо использовать несколько различных методов ^штоиндикацчи;

— лихелометрнческий ( число видов лишайников, процент заселения, высота к плотность заселения хвойных и лиственны., пород, ИЧВ).

- • дендрохроаологический (определение радиального прирос. I;;)

3i

— морфо-биометрический (возраст и количество хвои.)

Список работ, опубликованных по теме диссертации.

1. Баканов A.B. Экологическая оценка загрязнения среда! и состояния лесных экосистем Сергиево-Посадского района / Всероссийская научно-техническая конференция "'Охрана лесных экосистем и рациональное использование лесных ресурсов". Тезисы докладов, т. 2 — М.; МГУЛ, 1994. — с. 81 — 82.

2. Баканов A.B. Оценка загрязнения воздушной среды н состояния лесных экосистем Сергиево-Посадского района. / Лесопользование и воспроизводство лесных ресурсов, вып. 275. — М.; МГУЛ, 1994. — с. 139 — 143.

3. Баканоз A.B. Выбросы вредных веществ в атмосферу предприятий и организаций Сергиево-Посадского района Московской • области / Норм. док. Мособлкомприроды. — М.; 1994. — 32 с.

4. Баканов A.B., Николаевский B.C. Биоиндикация загрязнения атмосферного воздуха Сергиево-Посадского района Московской области / Экология, мониторинг и рациональное природопользование, вып. 268. — М.; МГУЛ, 1995. — с.67 —78.

5. Баканов A.B. Использование методов фитоиндикацни для оценки состояния окружающей среды вблизи городов' и промышленных центров / Городское хозяйство п экология, изв. ЖКА, N2, —М., 1996,—с. 39.

6. Баканов A.B. Опыт использования лихенофлоры лесных насаждений Сергиево-Посадского района Московской области для экологического зонирования территорий. / В печати /