Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Экологические особенности сосновых насаждений в условиях хронического аэротехногенного загрязнения выбросами Черкасской промышленной агломерации

ВАК РФ 06.03.03, Лесоведение и лесоводство, лесные пожары и борьба с ними

Автореферат диссертации по теме "Экологические особенности сосновых насаждений в условиях хронического аэротехногенного загрязнения выбросами Черкасской промышленной агломерации"

Український ордена "Знак Пошани" науково-дослідний інститут лісового господарства і агролісомеліорації ім. Г.М.Висоцького

Р Г 5 ОД

’ Ка правах рукопису

Випирайло Олександр Вячеславович

■ ЕКОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ СОСНОВИХ НАСАДЖЕНЬ В УМОВАХ ХРОНІЧНОГО АЕРОТЕХНОГЕННОГО ЗАБРУДНЕННЯ ВИКВДАШ ЧЕРКАСЬКОЇ ПРОМИСЛОВОЇ АГЛОМЕРАЦІЇ

06.03.03 - лісознавство і лісівництво;

лісові пожежі і боротьба з ними

Автореферат

на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук

Харків - 1994

Дисертаціє» в рукопис.

Робота виконана в лабораторії екології Українського ордена "Знак Пошани" науково-дослідного інституту лісового господарства

і агролісомеліорації ім. Г.М.Висоцького

Науковий керівник - доктор сільськогосподарських наук, професор,

' академік УЕА[Пастернак Петро Степанович

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор Остапенко Борис Федорович

" ..кандидат сільскогосподарських наук, старший

науковий співробітник Бондарук Георгій Володимирович

Провідне підприємство - Державне управління охорони навколишнього

природного середовища по Черкаській області

Захист відбудеться "ЗІ" січня 1995 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 028.03.01 •

по присвоєнню наукового ступеня кандидата сільскогосподарських наук в Українському ордена "Знак Пошани" науково-дослідному інституті лісового господарства і агролісомеліорації ім. Г.М.Висоцького за адресою: 310024 м. Харків, вул. Пушкінська.86

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці інституту.

Автореферат розісланий "/Л" грудня 1994 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

Гавриленко А.П.

- з -

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуольпість теми. Значно погіршення стану лісів, яке спостерігається в останні десятиріччя, обумовлено комплексом факторів, одне з центральних місць в якому займає забруднення атмосферного повітря токсичними промисловими викидами, Велика насяченіоть території України промисловими виробництвам та здатність забруднювачів переноситись повітряний потоками на значну відстань,обумовлює важливість проблема постійного і довготривалого впливу невеликих концентрацій забруднюючих речовин на лісові екосистема. Особливе занепокоєння викликає пошкодження лісових екосистем промисловими викидами, які містять азот та сірку, приймаючи до уваги високу токсичність та значне розповсюдження такого складу забруднення. ,

Лісові ласадаеяня Черкаського бору та Чигиринського піщаного пасма, які в даному регіоні виконують функції одного з головних, середоутворжючих факторів та мають підвищену господарську, історичну та естетичну цінність підпадають в зону довгочасного впливу атмосферних викидів Черкаської промислової агломерації. Збільшення площ пошкоджених соснових наеадкень, погіршення властивостей лісових суспільств та процесів супутніх цьому явищу, на сьогоднішній день пояередауе темпи дослідження змін, які відбуваються в лісових екосистемах Черкаського бору та Чигараяоького піщаного пасма. Дослідження впливу аеротехногенного забруднення на різні

компоненти лісової екосистеми дають можливість підійти: бляжче

■ * . . ■ до рішення проблеми підвищення стійкості та збереження лісів.

Мета і завдання досліджень. Метоо досліджень ставилось визначення екологічних особливостей розвитку соснових насаджень південної окраїна лісостепової зони Україна, які знаходяться в умовах хронічного впливу атмосферних промислових викидів, які міс-'Тять сполуки азоту та сірки. Дзд досягнення вказаної мети перед-

бачалось вирівши такі завдання:

1. Встановлення впливу довгочасної дії фітотокслкадтів на

продуктивність елеігаятів наземної фітомасн соснових деревостайів, інтенсивність потоку опаду, хіакошзченяя підстилка.

2. Визначення відїилешія профілюючих параметрів 61округообі-гу елементів кивлешш в соснових фітоценозах від норма, під впливом атмосферного забруднення.

3. Визначення факторів, які впливають на циркуляцію елементів

аивлення в системі блоків "яадгрунтовна частина рослини - опад-підстилка - грунт", . у

4. Вивчити детоксакуачі иоаливості соснових насадяеяь Черкаського бору, які знаходяться на значній відстані від джерела забруднення. ' і ;;

Наукова ровизна. Наприклад* соснових насаджень Черкаського бору та Чигиринського піщаного пасма вперше дослідаена роль хронічного аеротехнічного забруднення в системі блоків - "надземна частина рослини - опад - підстилка - грунт”. Показані аспекти формування і будови асиміляційних органів сосяя, динаміка опаду, накопиченая та інтенсивність мінералізації підстилки в умовах, тривалого вшшву невисоких концентрацій атмосферних домішав,які містять азот та сірку. ; :

Відповідно концепціям лісової екології зроблено спробу комплексної оцінки впливу хронічного аеротехногенного забруднення на взаемоді» елементів лісового біогеоценозу.

В результаті досліджень отримано даняі про сіркопоглинаючи здібності середньовікового соснового насадження на значному віддаленні /ІОка/ від даерела прошслового забруднення* '

Практична цінність. Окремі полонення дисертаційної роботи використані для прогнозу стану та продуктивності лісових насаджень в умовах забрудненая повітря, розробки критеріїв оцінки пош-

'кодаеиня лісових екосистем промислоаяші ваквдамя в мехах теми Державного плану "Моніторинг ліоовпх екосистем України".Номер Дергреестрації 01831/009690.

На основі результатів проведених досліджень пропонуються рекомендації по деяких'аспектах ведення лісогосподарського виробництва в умовах довготривалого вшшву на шпилькові насадження атмосферного забруднення. Огришні в результаті проведеялої роботи висновки дають можливість обгрунтовано підійти до питань виділення захаотіих категорій лісів, які знаходяться в зоні хронічного впливу шсідлавах атмосферних домівків, а такоц застосувати лісогосподарські заходи, спрямовані на підвищення стійкості лісових ішсадзеш» та раціональна використання лісових ресурсів.

Апообаиія роботи. Окремі полояедня дисертаційної роботи викладені на Міжнародній науковій конференції "Прошшлешіая ботаника. Состояние а перспективи развития”/ Донецк, 1993/, а також на Республіканській конференції молодих вчених і спеціалістів "Актуальні питаная ботаніки і екології"/Київ,1993/.

ПублткапП» За матеріалами дисертації опубліковано 3 робота, прийнято до друку одна.

Структура та об* ом дисертант. Робота складається із вступу, восыа розділів, висновків і рекомендацій виробництву, списку літератури тзІОЗ найменувань / в тому числі 19 праць на іноземній мові/. Основній текст викладено на 162 сторінках, ілюстровано 3;2 таблицями і 10 малюнками,

ЗМІСТ РОБОТИ

Розділ І. Вплав промислового атмосферного забруднення на стан лісових екосистем •

На сьогоднішній день техногенне забруднення атмосфера необхідно розглядати як значний антропогенний екологічний фактор,

2ого дія викликає пригнічення росту і розвитку лісових насодвень /Илькуа,Г37в, Николаевский, І9Ь9,Х9ьЗ,БортнявичвсД9В5,Гриішша,

- € -

1990, Гудериан,1979, Давидов, Баранова,1976, Добровольский,Щербак, 1976, Дончева,І978, Дояальд,І988, Кулагин,1982, Пастернак та іііаі,

1991, Смит,1986, 7?^,1987,^^гйя^е^,1983,Хо/гл.^У,1988, гие/г^г^е,1988/.

Різноманітність типів атмосферного забруднення та відповідних реакцій лісових угруповань в залекносгі від комплексу діючих и а них екологічних факторів обумовлює складність проблеми і неоднозначність підходів до її практичного дослідження. Небезпека хронічного забруднення лісових екосистем під впливом дії помірних доз забруднювачів проявляється в повільному, але постійному розширенні забруднених територій.

Крім того, негативні наслідки помірного тривалого забрудненая лісових насаджень моауть проявитися після десятиліть з початку впливу, що значно ускладнює дослідження в цій області і є прача-лою недостатнього вивчення цього антропогенного фактора /Стокласс, 1923; Квссер,1962; йшт,І985,&2с£е&.1990/.

Головним методом підвищення стійкості зелених насаджень до техногенного забруднення атмосфери є заміна чутливих вадів деревної рослинності на стійкі. Рішенню цієї'проблеми присвячено ряд наукових робіт /Николаевский,1983; Илькун,І970; Илькун, Мотрук, Канивец,І976; Казюнина,І97І, Пастернак,1981, Пастернак, Ткач, Ворон,1986; Ворон,1983; Зятьков,Ворон,1986/. \

В згоді з дослідами Деслер,І98І; Сшг, 19851991; Гудериан,1979 найбільшу небезпеку для лісів прошіслових країн Європи викликають домішки в атмосфері, які містять азот та сірку,

З одного боку небезпечність азоту і сіркоутриауючих забруднювачів зумовлена високою токсичністю цих речовин, з другого - надходження азотних і сірчаних домішків в атмосферу носить глобальний характер і в більшості випадків домінує над іншими видами викидів /Израэдь, Семенов,Купана,1991; Гришина,1990;Х^сл<>,,1992/.

• Дослідження властивостей лісових екосистем, як! а находяться в зоні хронічного впливу проиаолових вакадів вимагає багатофакто-рного аналізу більшості едешштів, які складають лісову екосистему.

На сьогодні в літературі кзМільпа дискутується теза, що пригноблення лісової рослинності зумовлено вадавом фітотоксикантів на окремі кошоаекта лісового угруаувзщм.

Дослідження співробітників ботанічного інституту ім.Комарова /Влияяяе атм.загр.,1990/ вказують па зміна в формуванні надгрун-товної фітоаасп сосни під впливоц викидів сірчаного ангідриду.

Зміні! анатомічної будова асиміляційного апарату сосни в умовах хронічного атмосфаряого забруднення відмічають Іількуд, Букало-ва,І9?$; Н2поноза,1970, Добровольский, Щербак,1976; Стюарт,1973; Хауг, ОтрэтмаиД9?0/.

В останні десятиріччя була проведена значна робота з метою аідтвердаешя гіпотези про те, що атмосферне забруднення зникуе швидкість розкладу лісового опаду і інтенсивність мінералізації підстилки /Смит,1985; Долгова,1975; Гиляров,1982/.

Встановлено зміни хімічного складу і фізнкохімічлих властивостей грунтів при накопичені в них фітотоксикантів і продуктів їх взаємодії з органічними і мінеральними компонентами грунтів /Ваяеішна,І983; Веденеев,1983; Гришина, 1990/. Доведені зміші активності мікробіологічної трансформації речовин в грунті дід впливом довгочасного атмосферного забруднення /Марусина,І984; Евдокимова, І982;-с^^Хс?"*уНі9В0/. .

В зв'язку з тим, що техногенне атмосферна забруднення приймає форму одного з найважливіших екологічних факторів, які впливають на лісові біоценози, вирішення цісї проблеми повинно грунтуватись на лісівничо-екологічній основі. Згідно концепцій лісової екології вплав на будь-який елемент екосистеми обов’язково приводить до виходу із рівноваги всіх інших компонентів системи, яка

~ о -

досліджується. Де необхідно враховувати при досліджені даної проблеми. Спроба багатофакторної оцінки впливу техногенного забруднення на лісову екосистему Черкаського бору і Чигиринського піщаного пасма була зроблена в цісї роботі.

Розділ 2. .Характериетика району і об'єктів дослідження

Моашвіоть переносу аерофітогокса кантів повітряними потоками на велику відстань, та погіршення стану соснових насаджень на значній віддалі від даерела шкідливих викидів, визначила підхід до вибору об'єктів дослідження.

Дія впливу токсичних викидів Черкаської промислової агломерації /ЧПА/ на лісові насадження вивчалась у двох взасмопротилеа-них напрямках на північний захід по території Черкаського бору •/ЧБ/ і на південний схід по Чигиринському піщаному пасму /ЧШІ/.В умовах ЧБ для вивчення були відібрані чисті середньовікові соснові насадження УП-УШ класу віку в умовах С2. Об'єкти дослідження в уиовак ЧПГ - це чисті середньовікові соснові насадження У£ класу віку» тип лісорослиннах умов - В^. Згідно поставленої мети в роботі вакористовано три пробні ділянки в деревостанах ЧШ та три пробні ділянки в умовах ЧБ, які знаходяться на відстані від 8 до 50 ки від даерела забруднення.

- В розділі описано умови формування геоморфологічної структури ЧБ і ЧПП, клдаат і рельеф району дослідження, таксаційна характеристика насадкень, які досліджуються, та опис грунтових профілів.

Розділ 3. Програма і методика дослідження

Програма дослідження передбачае:

1. Вивчити стан соснових яасадяеиь, які знаходяться на різній відстані від даерела забруднення.

2. Вивчити вплив хронічного аеротехногекяого забруднення на динаміку біометричних показників крон деревостанів сосни і морфо-

анатомічні зміни асиміляційного апарату.

. 3. Виявити вплав атмосферного забруднення на вміст елементів

яивлення /азот, каліа, фосфор/ в основних компонентах /надгрунтовий частина рослина, опал, підстилка, грунт/ лісових екосистем,які досліджувалась. ' '

4. Вивчити динаміку річного опаду в різних зонах забруднення.

5. Вивчити особливості формувавші підстилка і інтенсивність її мінералізації в умовах довготривалого атмосферного забруднення.

6. Дати характеристику основних показників біологічного кругообігу елементів живлення і в насадкешіях ЧБ а ЧПП.

7. Визначити оіркоцоглинаючу здатність середньовікових соснових насаджень ЧБ. .

Методика досліджень.

Дослідження проводились за методом порівняльної екології.Пробні плоді, які досліджувались були закладені співробітниками лабораторії екології /Ворон,Лавров,Присада/ за загальноприйнятої) в таксації методикою /ОСТ 566982/,

Відбір зразків снігу для встановлення міра забруднення опадів проводилося відповідно з ыетодикоа Назарова, Фридман,Репне, 1978. _ ■ .

Індекси стану визначались згідно а "Рекомендациями по повыше»»

нию устойчивости зелених насаждений. ..Д98?.

Відбір модельних дерев для визначення морфоїдетричнах показників проводилось з використанням методик Родина Л.6. .Ремезова Н.П., Базилевич ІІ.І. .Орлова М.М.,Анучина Н.П.

В основі визначення морфоиетричних показників асиміляційного апарату лежать методики Подзорова, Давидов#, Баранова, Аугустайтіс.

Досліди з морфометрії і анатомії хвої проведені за загальноприйнятими ботанічними та цитологічними методи каші Наумова, Прози-ної, Яценко-Імелевського з використанням мікрометричної насадка

М0В-І-І5Х на Ш1-6.

. Визначення кількості опада і запасів підстилки було проведено відповідно з методиками Родіна, Ремезова, Базилевача, Смолья-нянова, Пастернака.

Хімічні аналізи виковувались в лабораторіях УкрЩІЛГА.ХДУ. .Азот, фосфор і калій було визначено з однієї навіска методом мокрого озолєшія. Кількість сірки в зразках, що досліджуються виявлялась спектрофотометричним засобом і по Айдиняну.

З мето біологічної діагностики підстилок і верхніх горизонтів грунтів було використано метод визначення дихання грунтів Макарова. Визначення етимологічної активності грунтів по ферменту проте2зі грунтується на здатності мікроорганізмів розціпляти келатин та продукувати ферменти груші протейз.

Розділ 4. Забруднення навколишнього середовища атмосфер. ними викидами ЧПА .

ЧПА - це об'єднаній промислових підприємств. Найбільш потужними підприємствами за. кількістю атмосферних викидів шкідливих газів є ВО "Азот", Черкаська ТЕЦ, БО "Хімволокно".

Визначення ступеня забруднення атмосфери в результаті діяльності ЧЛЛ виконувалось шляхом збору снігових опадів і проведення хімічних аналізів на вміст забруднюючих речовин. Встановлено, що діяльність підприємств ЧПА спричиняє зміни хімічного складу атмосферних опадів та збільшення концентрації сульфатів і нітратів в дощових та талих снігових водах на відстані 10км від джерела пром-. викидів. При дозволяючій спроможності дослідів систематичних змін в утриманні техногенних речовин в опадах на більшій відстані не встановлено.

Розділ 5. Зміни морфологічних ознак і кількісних характеристик соснових деревостанів на різній відстані від •

. ЧПА ’ .

Спостереження за станом насаджень ЧБ і ЧП11 дають можливість

порівняльної оцінки індексів стану па протязі кількох років. Відповідно з "Рекомендациями по попшению устоїічивостн золених насож-деїшя? в 1993 році ступінь пошкодження насадаонь, що досліджують • в просторовому і кількісному відноаенні значно збільшилась. Якщо в 1991 році в категорію ду-де ослаблених деровоотанів підпадала тільки насадження ЧБ, то в 1993 році як сильно ослаблені характеризуються всі насадкенвд, що досліджуються за винятком контрольної Ш1 №1.

Важливою діагностичною ознакою довгострокового хронічного забруднення с зміна морфоструктури асиміляційного апарату. Дослідження морфоотруктури сосни проводилось по мутовках нижньої, середньої та верхньої частіш крони з поділом охвоевях пагонів 1-го,2-го і 3-го років хяття, Результати аналізу даних про формування мор-фоструктури сосни в умовах довгострокової дії невисоких концентрацій атмосферних дощиків, що містять азот та сірку дозволяють зробити наступні висновки:

1, На всіх пошкоджених ділянках виявлено зменшення лінійних розмірів пагонів останніх трьох років. Зменшення розмірів пагонів виявлено як в суборевих, так і в сугрудкових умовах і вони знаходяться в прямій залежності від відстані до джерела промвшсидів.

2, 3 наближенням до ЧПА встановлено зменшення «аси хвої, пагонів і кількості освоєних пагонів, що зумовлює зменшенням фіто-

• ■ ■ маси, яка продукується за період вегетації.

3. Існуючі концентрації токсичних газіп в районі ЧПА. не виявляють значного впливу на тривалість життя хвої, яке в даних умовах складає 3,5 роки.

4. Атмосферне забруднення в причиною пошкодження хвої сосни хлорозом. Найбільш помітні ці ознаки у верхній частині крони, де контакт асиміляційних органів з повітряними потоками є иаксималь-ним. В більшій степені пошкоджена хвоя насаджень старшого віку з

найменшим потенціалом захисних функцій. .

Здатність асиміляційного апарату рослин досить швидко реагувати на зміна середовища існування надас можливість виконувати різні кількісно-анатомічні досліди. Встановлено, ідо тривало атмосфа рне забруднення викликає зміни в морфологічній, будові хвої сосни звичайної. В усіх частинах крони спостерігалось зменшення ширини* площі поверхні і довжини хвої з наближенням до джерела забруднення.

Зміна в анатомічній будові хвої, які виявляються в зменшенні шарів клітин епідермісу, гіподерма, мезофілу, збільшенні кількості і діаметру смоляних каналів, які виявлені здебільшого в хвої верхньої частини кроїш.

Визначення 8апасів підстилки в районі впливу- ЧПА проводилося двічі в 1991 і 1992 роках в період найбільшої її стабілізації.По--тужність иару лісової підстилки на об'єктах, що досліджуються, коливається в ьшвах 4-4,5см. Встановлено, що мінімальна кількість підстилки накопичується на ділянках, розташованих поблизу джерела промайкидів. З відділенням від даерела забруднення запаси підстилки в насадженнях Чигиринського екопрофілю плавно збільшуються, а в ЧБ збільшуються скачкогюдхбяо з деяким пониженням на контролі.

Зменшення запасів підстилки в умовах більшого забруднення зумовлено різними темпами деструктивних процесів. Встановлена залежність швидкості розкладу рослинних залишків від біохімічного складу опаду, гідротермічних умов, вмісту в органічному матеріалі азоту та зольних елементів, наявності дубильних речовин. Воі перераховані фактори, взаємодіючи один в. одним, формують середовище проживання мікроорганізмів, чисельність, видовий склад і активність яких регламентує швидкість розпаду мертвої надгрунтової органічної речовини. Найбільш інтенсивному мікробному розкладу піддаються органічні залишки рослинності, що відносно багаті зольними елементами і азотом, які не мають або мають в меншій мірі

•- ІЗ -

танін, лігнін та іші дубильні речовини.

. В зразках підстилки і спаду булл проведені хімічні аналізи на вмістимість основних елементів тшвлеїшл і встановлення проценту зольності. Дані хімічного аналізу показують, що зразки опаду і ■. підстилки, що зібрані на найбільш забруднених пробшіх плацах ДЗ і М містять більшу кількість валового азоту. Так вміст азоту в опа-ді Щ1 Л3,4 складас відповідно 1,30 і 1,60$, в тоя час як на конт- . ролі 1,24 и 1,05. В зразках підстилка забруднених об'єктів азот складає 0,75 і 1,20%, ла контролі 0,70 і 0,58%. Крім того, зольність опаду на ІЩЗ в 1,5 раза і на ІШ4 в 3,4 раза перевищує той не показник на контролі. Таким чином збільшення вмісту зальних елементів і' азоту сприяє інтенсивному мікробному розкладу мертвих органічних залишків на ділянках з підвищеною концентрацією забруднюючих атмосферу речовин. ■

В залекності із ід складу й кількісного співвідношення окремих компонентів промислові викиди по різному впливають на функціону-вашія мікробних груп, сприяючи як пригніченню, так і активізації процесів біохімічної трансформації надгрунтової органіка. На думку дослідників МДУ підвищення біологічної активності слабкозабру-дненого грунту обумовлено додатковим надходження;.! окислів азоту, сірки, органічних компонентів, які присутні в викидах комбінату "Азот" і використовуються мікроорганізмами як додаткове даерело жнвленш і енергії при зниженні Елісту токсичних речовин.

Розділ 6. Особливості біокругообіга основних елементів"' живлення в умовах атмосферного забруднення

Проведені аналізи на вміст основних елементів живлення і проценту зольності дозволяють дата характеристику деяких показників біологічного кругообігу елементів кизлення між рослинами І грунтом. Найбільш загальними показника!® будь-якого типу кругообігу є його ємкість, інтенсивність та опадопідстилковиЗ коефіцієнт. В роботі наведені показники біологічного кругообігу в дере-

-востшіах сосші по азоту, фосфору і калію на різній підставі від ддерела забруднення. Розрахунки показників виконувались не по площі , а на 100 дерев, що знижує величану помшки із-за нерівномірності густоти досліджуваних нзсадкень.

Б результаті аналізів на вміст основних елементів живлення в усіх досліджуваних блоках кругообігу встановлено збільшення вмісту валового азоту та зольних елементів на об’єктах, розташованих на відстані 8 і ІОкм від дкерела дромзикядів,

В результаті оцінки характеристик Оіокругооо'ігу встановлено» що ємкість обігу азоту збільшується з набдігденням до джерела викидів, Зі збільшенням стуїзевв забруднення в системі МЕ*ШЛЩШЯ ояадн, серзаакас накопиченій валового азоту в поверненні.

По мірі наближення до джерела прошшкидів показшік інтенсивності кругообігу в обох вікових групах зменшується.

, Встановлено, цо змешусться значення ододо-підстиякового коефіцієнту ари збільшенні ступеню забруднення лісових екосистем. ■

Приведений показник "ТАУ" характеризує витрати елементів йивдеиня яа формування поточного приросту деревини. Встановлено, цо витрати елементів «казання по азоту на формування їм3 стовбурної дероаиші з наблиаеїшяа до центру промагломорацЦ збільшується,

Розділ 7. Зміни біологічної активності грунтів і лі совах підстилок під впливом азотсь і сірковміщуваїшх атмосферних викидів

Новід'сшіоа частиною детального фітоцонологічного дослідження є газчащія «ікровного населення грунту і результатів його діяльності. Для того, щоб даті! порівняльну характеристику біологіч-яої активності грунтів і підстилок, які знаходяться на різній відстані від джерела техногенних викидів, були вивчені показники інтенсивності дихання та протеалітична активність нй шести об'єктах досліджень ЧБ і ЧШ1.

Біологічна активність лісових грунтів, що досліджуються, не

залишається стабільною на протязі вегетаційного періоду.Кількість С02, ідо виділився з грунту, з персу чергу залежить зід гідрометричних властивостей грунтів на даному відрізку часу, Встановлено, ідо максимальна кількість СО^ за період вегетації відповідає першому літньому місяця, коли грунт іде достатньо насичений вологою, а " середньодобова температура зяє встановилася на високому рівні. В осінній період /початок жовтня/, яедавлячись на насиченість волого», з пониженням середньодобової температури загальна кількість ' вуглецю знижується на всіх об'єктах дослідження мазке в два рази порівняно з першою декадою літа. Різниця в виділенні СО.,, ідо залежить від розташування об'єкту дослідження, в осінній ііеріод о меші'помітно». '

В літній період загальна біологічна активність лісових грунтів, відповідно з. отриманими результатами в певній мірі залежать від розташування об'єкту по відношенню до джерела забруднення ат~. мосфери. В Чигиринському ряду на найбільш забрудненому пункті спостереження ІШ ИЗ' в лаяні та серпні кількість адсорбованого-вуглецю є вищою ніж на контролі, відповідно на 46 і-15%. В сугруд-кових умовах Черкаського бору різниця у виділенні СО^ на забрудненому та контрольному об'єктах складає в липні 35%, в серпні -40,1. Загальна біологічна активність грунтів с дузз динамічним показником, який залеаить від клімату, рельєфу, пори року і доба та дуже швидко реагує на зміни будь-якого екологічного фактору.

В той ке час отримані результати свідчать про взасмозв'язка.сту-пеню атмосферного забруднення і підвищення інтенсивності дихання грунтів. . "

Наступний показник, який використовувався для дослідаення динаміки біологічної активності грунтів і впливу на неї мзллх доз атмосферних забруднювачів, є визначення активності по ферменту протеазі. . '

Оцінка протеалітичної активності проводилась по ступені

розпаду келатинового шару на поверхні фотоплівок, розміщених у верхньому варі грунту. Тривалість експозиції - на протязі одного року. .

Найвища протеадітятаз діяльність виявлена в горизонті підстилки на всіх об'єктах спостереження, де хелатиновий шар найбільше уїнованяй* Пробні площі, що знаходяться на відстані більше 10км від джерела забруднення, по степені протеалітичиої активності від-різаявться мало, В той не час ШІ)*3 і №-4, які знаходяться на відстані 8 і ХОкм від центру забруднення, характеризується підвищеною ензишлогічноз активности по ферменту протеазе-. .

Розділ 8. Детоксикуючі властивості насаджень Черкаського . бору

Забруднення лісових насаджень промисловими атмосферними викидами частіше всього розглядається як локальний фактор, який впливає на кількість і якість лісогосподарської продукції» Однак при проектуванні заходів по зменшенню продуктивних втрат лісових т~ садаеиь в районах підвищеної загазованості атмосфери не можна забувати про здатність утримання техногенних речовин фітоценозом, ефект фільтрації атмосферного повітря,

Для оці іікі! бісфільтруючих властивостей лісових насаджень в роботі використано метод балансового порівняння, який враховує середні показники накопичення атмосферних викидів, що містять сірку, в основная компонента* соснового фітоценозу в умовах різної загазованості атмосфери. Представлені результати мають в біль-иіа мірі методичний характер,

Дад виконання поставленої задача було відібрано два об'єкта дослідження, які використовувалися раніше і найбільше відрізняються по ступень забруднення. Забруднений об'єкт й4 прийнято зо базовий. Утримання інгридієнтів, що містять сірку, визначалося різницею утримання валової сірки в деревостані ПЛ!М і в деревостані

з. такими х таксаційними показниками, утримання сірки в елементах

- І? -

'ЛКОЇ <ЗЮ)ІВОЛЙЛГПО контролю ІШ Х6.

Загальна сіркодоглшавча здатність наземної частини деревостої^ визначена як сумарна кількість сірки, ідо надійшла- и кояну з частіш деревостану'і при тому перевищує контрольні значення вміщення сірки нп ПШ6. Кількість поглинутої сірки визначається за ‘ процентній.! утриманням сірка в загальній вазі частили деревостану, що розглядається, в перерахунку на І га лісового насадження.

Згідно представлених даних на об’єкті, розташованому на відсталі ІОш від даерсла промвикедів, в усіх елементах фітоценозу / виявлена більша кількість молекулярної сірки в порівнянні з об'єктом, що знаходиться ла відсталі 40км від того я джерела’забруднення. _

У вз.товому відношенні найбільша кількість загальної сірки в елементах деревостану знаходиться в стовбурній деревині. Приблизно така ж кількість сірки міститься в підстилці з перерахунку на •

І га лісового насадження.

Різниця в поглинанні сірки на контрольному і забрудненому об'єктах найбільш помітна в блоці опаду. По мірі мінералізації частини опаду ї перетворення його в підстилку, процент сірки, що міститься в блоці підстилки, зменшується за рахунок вимивання частини сульфітів в грунт.■

В результаті розрахунків встановлено, що детоксикуюча здатність Ігіі середиьовікового соснового насадження з повнотою 0,6, яке знаходиться на відстані Юіш від дяерелз техногенних викидів, складає 18 кг молекулярної сірки.

На закінчення висновки про вплив слабкого тривалого азотно-сірчаного техногенного забруднення на соснові насадження ЧБ і ЧИЯ:

І. Слабке азбтне-сірчане атмосферне забруднення, що виступає як довгодіючий екологічний фактор викликає ряд взаємопов'язаних ' неоднаково направлених змін в соснових фітоценозах, які з сукупності зумоаіавть процес ослаблення та деградації останніх.

. - Ів -

' 2. Довготривале атиосферяе забруднення викликає зміна причи- ■

но-яаслідкових зв'язків у взаємодії елементів лісового біоценозу відповідно з представленою схемою:

3, Діяльність підприємств ЧПА викликає зміни Мімічного скла-

ду атмосферних опадів, які характеризуються збільшенням концентрації сульфатів і нітратів в додобих та талих снігових водах иа від-стан і до ІОкм від джерела забрудкзгшл. .

4, й період з 1990 по 1993 рік встановлено значив погіраетія

отаку соснових насаджень в напрямках; екопрофілі» ЧВ ! ЧШ, це адо» хе бути результатом тривалого ззбрудшш лісових ітсадаапь аа узйаь аеріод ді&яькоеді аіддраомаїв 'ША. Характер роаповсщжсння газеиеді&ікх арсаасдовас відходіа» а такс?, просторове падафшія Ейжодши^ тездайш, дозао&із харшітераз^вата їип аткбсфсфяого вйбру&шш ліеади йхоотеи, що ізаШ-шае аідоздаадь аід дію промввквдів, відповідно з аагаАЬнецраашргв» класифікаціє» типів забруднення, кк щонічна атмосферне зебрудноиши .

5, й'результаті аналізів на наявність основних елементів живлення /Л'.Р.К/ на об'єктах, розташованих на відстані 8 і 10км від джерела-атмосферного забруднення встановлено, цо в системі блоків-"ішзєши частіша рослини - оизд,- аідоткдка - грунт" міститься иідввдена концентрація валового азоту та зальних елементів в порівнянні а контрольними об'єктами спостереження. Змій, у наявності кал і я і фосфору в елементах фітоценозу зі збільшенням атмосферно-

-13го забруднення не виявлено.

6. В результаті трипалої дії атмосферних забруднювачів, що містять елемента азоту та сірки, на лісові насадхення відбувається ряд змін в формуванні морфоструктури сосни звичайної. Атмосферне забруднення спричиняє зменшення лінійних розмірів пагонів, кількості охвоснііх пагонів і як результат зменшення фітомаси, що утворюється за період вегетації. •

Атмосферна забруднення с головно» причиною пошкодження хвої сосни хлорозом. Ознаки пошкодження хвої найбільш помітні у верхній частині крони. 60-70-річні насадження в умовах С2 більш схильні до хлорозній пошкоджень в порівнянні з 50-річними деревостанами сосна в умовах .

?. Техногенні атмосферні домівка викликають зміна в анатомо-морфологічній будові хвої сосни. Під дією промислових викидів відбувається зменшення лінійних розмірів ’хвої, збільшення кількості ' смоляних каналів, збільшення розмірів мезофільних клітин та об'ємних «іжклітників.

8. В насадженнях Черкаського бору та Чигиринського піщаного пасма з наближенням, до джерела забруднення встановлено зміни фракційного складу опаду, яке виявляється у зменшенні відсотка активної фракції та в зростанні відсотка пасивної частини і суміші. Зміни в нагромаджені маси опаду зі збільшенням атмосферного забруднення не виявлено.

. Двохрічнай облік запасів підстилки свідчить яро зниження маси підстилки по мірі наближення до дгерела промвикидів. Збільшення атмосферного забруднення стимулює зростання степені розкладу підстилки. . •

9. В результаті діагностики верхнього горизонту грунтів вста-ноааено підведення загальної біологічної активності і ензмологіч-ног активності по ферменту протеазі з наближенням до дкерелз за-

бруднення. Підвищення біологічної активності грунтів, що підпали під тривале атмосферне забруднення, обумовлено рядом причин:

а/ зміни анатомічної будова хвої /збільшення об'ємних міжклітинників і розмірів мезофільних клітин/, що одрняе прискоренню механічного розкладу хвої;

б/ зміни світлового режиму найбільше поакодконах деревостаиіп внаслідок відпаду найбільш послаблених дерев та зменшення зімкнутості крони; '

в/ додаткове надходження в грунт окислів азоту, сірки та інших складових премвиквдів. Слостерекеїшя ряда авторів свідчать про те, що еєдкментоваіп продукти промислових викидів можуть бути використані грунтовий мікроорганізмами як додаткове джерело &вд-лешія їа енергії при зниженні шісту •гоксичнах. речовин,

, Підвищення протеадітачної активаооті і активності утворював-ня С0^ на найбільш наближених до дкорела промвикадів об'єктах добре характерізуо особливості процесу прискорення мінералізації підстилка, Інтенсифікація гілка б і округо обіг/, що іде вниз, в даному •випадку необхідно розглядати як явища, характерне для певного етапу деградації екосистеми. '

10. В результаті оцінки біологічного кругообігу основних елементів живлення та зольних елементів в соснових фітоценозах з використанням основних показників цього явища встановлено, що з наближенням до джерела забруднення:

а/ збільшується ємкість гілки кругообігу азоту, яка іде вниз /Еоб.///, що свідчать про зншшшя вказання езоту деревостаном та накопичення невикористаного азоту в грунті;

б/ інтенсивність біокругообігу /(У/ п соснових насадженнях знижується, що характерно для старшого віку дереносганів, що руйнуються; .

в/ зыакиусться значення підстнлково-опадного коефіцієнту

ЇЖІ, ідо говорить про інтенсифікація процесів мінералізації в гілці кругообігу, щй іде шш;

г/ в деревосїанах Черкаського бору збільшуються витрата елементів нивлення на утворення Ім° стовбурної деревини /показник $/ в результаті чого формується низькоякісна деревина. Крім того, че-резмірна витрата елементів аизлення на одиницю продукції, яка утворюється, говорить про те, що організм дерева стає незавершеною системою, бо втрачас здатність відтворювати себе з.найменшими втратами . ' ■ .

II. Не дивлячись на значну відстань /10км/ від джерела забруднення, соснові насадженій виявляють значну детоксиційну дів на повітряний басейн. Різниця'в поглинанні сірки, на контрольному та забрудненому об'єктах найбільш помітна в блоці опаду. Максимальні фільтруючі властивості в елементах соснового фітоценозу мають асиміляційні органи та кора нижньої частини стовбуру.

. . РЕКОМЕНДАЦІЇ ВИРОБШІіХГЗУ ■

Заходи по запобіганню поширення забруднення 'атмосферного повітря і погіршення навколишнього природного середовааа повинні проводитись у двох напрямках. З одного боку необхідне прийняття заходів на законодавчому і урядовому рівні, результатом’яких стане реконструкція промислового комплексу і режиму його експлуатації.

З другого боку необхідне регулювання якісного стану самих природних систем, особливо лісових екологічних систем за допомогою запровадження обгрунтованого комплексу лісогосподарських заходів.

Лісогосподарське виробництво в умовах хронічного атмосферного забруднення в залежності від ступеня пошкодження повинна проводитись з врахуванням таких вимог. -

І. Систематичне виконання профілактичних заходів з метою своєчасного попередження дкерел пошкодження. .

а. Виконання робіт, спрямованих на зміни породного складу і

/

структури послаблених техногенним забрудненням насаджень. .

3. Зміна режиму користування лісовими насадженнями, які знаходяться в умовах довгочасного атмосферного забруднення.

Список робіт, опублікованих за матеріалами дисертації

І. Іїорфо-анзт омічні зміна хвої сосни звичайної від впливом , атмосферного промислового забруднення // Український ботанічний журнал*-К.:Уроаай,І994,-Зіщ.4 ~с5І./ у співавт./

2» Вплив аеротехногенного забруднення на накопичення і трансформацію органічної речовини в соснових лісах// Лісівництво і агролісомаліорація.-К.:Урожай,І993,-Вип.66.~С 34 - 40.

З, Особенности биологического круговорота веществ в сосноаж насаждениях, подверженных техногенной нагрузке // Актуальні питання ботаніки і екології; їез.докл.Конференції молодих учених і

саеціаліотів.-Київ,іт-С.32, / У співавт./

'4, Признаки техногенного изменения биокруговорота а лесных экосистемах // Промышленная ботаника: Состояние‘и перспективи развития;Тез .докл. Иездулародкой научной конференции.-Донецк, 1993.-С.Ь?У у саівап?./

ііьіпираііло A.ii. Экологические особенности сосновых насаждений в условиях хронического аоротехногенного загрязнения выбросами Черкасской промьшленной агломерации .

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.03.03 - лесоведение и лесоводство; лесные пожары и борьба с ниш, Украинский аауч.-иссдед. . ин-т лес. хоз-в.а и агролесомелиор., Харьков, 1УУ4г.

іі представленоіі работе приводится комплексная оценка состояния основных компонентов лесных экосистем, находящихся в условиях хронического атмосферного загрязнения.

1.злочюкы результаты исследования -морфо структуры крон сосновых насаждений, анатоыомор^ологичоских признаков хвои, накопления о пади и подстилки, состояния биологической и протешштической активности ..верхних горизонтов почв в условиях длительного атмосферного загрязнения; представлена характеристика, основных показателей биологического круговорота алиментов ' питания кеаду расти»

Ы'.еК і! ПОЧВОЙ.

fl.U.Uypігау 1 o Puculiarity of ecology of a Pinus sylvestris L. in the implantation under chronic air-technogenical admixtures by the Cherkassky industrial couplex’s ealssions Doctor’s thesises.of agryculture 06.03.03 specialization -forestry and forest nianagenent:. forest faires and fair fight, Ukrainian Research Institute of Forestry and flgroforest Reclamations, Kharkov, І994.

The couplex estimation of the aain conponent of forest eco-systeas of chronic air adaixtures are presented in this research. The results of investigations are presented on oorfo -structure of Pinus sylvestres L. croun in the iuplantations, norfo-anatonic structure of the needles characteristics, accumulation of leaf fall and litter, state of bio- and ensyne activity of uppar soil hortson’s under conditions of a lons-tero air pollution; also are presented characteristic of the main indexes of biology cycle of the иаіп nutrition’s element between plants and soil. "

Ключеві слова: лісові екосистеми, морфоструктура, онад, підстид-ка, біологічний кругообіг, техногенне забруднення. ■

ПТяп. до лпуку20.12.0/*. Оормат 60 х 84 1/16.

1,0 уу.-’іпук.нрк., 1,0 фіз.друк.арк. Ткраж 100. Зам. 153.

ЛІльнипя оперативного друку Харківського ІДУ.