Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ЭКОЛОГО-МЕЛИОРАТИВНОЕ СОСТОЯНИЕ ОСОКОРНИКОВ В УСЛОВИЯХ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ДОНО-АКСАЙСКОЙ ПОЙМЫ

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "ЭКОЛОГО-МЕЛИОРАТИВНОЕ СОСТОЯНИЕ ОСОКОРНИКОВ В УСЛОВИЯХ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ДОНО-АКСАЙСКОЙ ПОЙМЫ"

На правах рукописи

МУЧзл

ЭКОЛОГО - МЕЛИОРАТИВНОЕ СОСТОЯНИЕ ОСОКОРНИКОВ В УСЛОВИЯХ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ДОНО - АКСАЙСКОЙ ПОЙМЫ

Специальность 03.00.16— «Экология^

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наух

Новочеркасск - 2004

Работа выполнена на кафедре экологии и лесных мелиораций в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Новочеркасская государственная мелиоративная академия»

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Заслуженный деятель науки РФ Ивоннн Владимир Михайлович Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Палуэктов Евгений Валерьянович

Ведущая организация — ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации»

Защкга состоится «10» декабря 2004 г в .ННасов на заседании диссертационного совета Д 220.049.01 в ФГОУ ВПО «Новочеркасска.? госу, венная мелиоративная академия» по адресу.' 346428, г. Новочеркасск. I ос товской области, ул. Пушкинская, 111, а. 339.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ МК> «НГМА».

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный пе .ип-щжятия, просим направлять ученому секретарю диссертационного с:-Автореферат разослан «10» ноября 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, " кандидат сельскохозяйственных наук, профессор, Заслуженный мелиоратор

кандидат сельскохозяйственных наук Коляда Игорь Владимирович

ОБЩАЯ ХА РАКТЕ PHCTIfKA РАБОТЫ

Ашуальаость темы. Леса пойменных ландшафтов, произрастающих вблизи крупных, промышленных центров Нижнего Дона, имеют важное эколого-мелноративное и эстетическое значение.

На пойменные леса воздействуют два главных потока поллютантов -атмосферный н водный (с водотоками рек). При этом сами леса характеризуются низкой биологической продуктивностью, плохим состоянием древо-стоев, ослаблением роста и недостаточной долговечностью лесообразую-шнх пород (тополя чврного и др;Х* что приводит к снижению экологической и мелиоративной роли леса. Это позволяет предположшъ, что основная причина ухудшения эхолого-мелиоратнвногосостояния пойменных лесов в основном заключается в комплексном загрязнении ландшафтов.

Доля осокорников, в структуре покрытых лесом земель в пойме Дона, изменяется от 9 до 14 %. Так же тополь черный входит в состав других типов леса Важно учесть и хозяйственно-экологическую значимость осокоря в районе исследований, на что указывал еще Ф. К. Арнольд (1900).

Принципы оценки лесорастительных условий, выделение производных типов в пойменных лесах бассейна Дона, изложены в рекомендациях Донской НИЛОС. В научной литературе эколого-мелиорахивная рань и состояние пойменных лесов широко освещены (В.В. Докучаев, 1878; Ф.К Арнольд, 1899; Т.Н. Высоцкий, 1950; КБ. Лосицкий, 1955; Н,С. Попова, 1958; В. В. Рахманов, 1962; П.М, Беяькевич, 1963; В.Р. Карлин, 1971; АА. Молчанов, 1973; Г.М. Зозулин, 1977; П.Ф. Ицзон, 1980; НА Воронков, 1988; И.Г, Зыков, 1989; Н.П. Калиниченко, 1992; В.М. Ивонин, 1993; Е.В. Полуэктов, 1995; В.Г. Шагалов, 1995; Т. Я. Турчин, 2003).

Результаты исследований состояния пойменных лесов изложены в трудах Ботанического института РАН, ВНИИЛМ, ВНИАЛМИ. Влияние антропогенного загрязнения на некоторые древесные породы рассмотрено в работах ученых ЛитСХА: Однако состояние, пойменных осокорников,, в связи с комплексным загрязнением л:

шиафтов^тецеаованы недс фонд н атакой nine сатуру

гагочно.

Это определило направление наших научно-исследовательских работ, которые выполнялись в 2000 - 2004 гг. на кафедре экологии и лесных ме-лиораций ФГОУ ВПО «НГМД».

Опыты проводились на землях г. Новочеркасска, Октябрьского района и Семикаракорского лесхоза.

Цель н задачи исследований. Цель исследований — установить связи показателей состояния пойменных осокорников с экологическими условиями загрязняемых ландшафтов, а так же обосновать мероприятия по повышению устойчивости и эколого-мелиораггивной роли насаждений тополя черного в условиях загрязнения природной среды.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

• оценка загрязнения компонентов природной среды в районе расположения пойменных осокорников;

- исследование эколого-мелиоративного состояния осокорников в условиях комплексного антропогенного загрязнения пойменных ландшафтов;

- изучение надземной фитопродуктивности пойменных осокорников в связи с их состоянием;

- уточнение технологии хозяйствования в пойменных осокорниках для повышения их эколого-экономнческой эффективности.

На защиту выносится:

- распределение запаса осокорников, с учётом состояния деревьев, в условиях различных групп ландшафтов по степени загрязнения;

- предел загрязнения (3-я группа ландшафтов), после достижения которого начинается массовая деградация пойменных осокорников;

- показатели надземной фитопродуктивности пойменных осокорников в связи с их эколого-мелиорзгивным состоянием;

- технология создания пойменных осокорников с высокой эколого-мелиоративной эффективностью, предполагающая разреженные древостой с рядно-гру пновым размещением кустарника.

Научная новизна исследований заключается в следующем:

- установлена связь средневзвешенной категории состояния древостоев пойменных осокорников с группами ландшафтов по степени загрязнения;

- определена связь распределения запаса насаждений с категориями состояния деревьев тополя чёрного в условиях различных групп ландшафтов;

- установлен предел загрязнения ландшафтов, поете достижения которого начинается массовая деградация пойменных осокорников;

- получены регрессионные уравнения, характеризующие уменьшение надземной фитолродуктивности древостоев пойменных осокорников по мере их деградации.

Практическая значимость работы:

- определены ВИДЬ! древесной растительности, которые наряду с осокорем хорошо растут и развиваются в условиях допустимого (фонового) загрязнения ландшафтов;

- уточнена технология создания устойчивых пойменных осокорников, обладающих высокой эколого-мелиораггнвноЙ эффективностью в условиях допустимого (фонового) загрязнения ландшафтов.

Личный вклад автора. Автор участвовал в составлении методики исследований, закладке пробных площадей и ландшафтных профилей, отборе образцов грунтовых вод и почв, био индикационном зонировании пойменных ландшафтов, изучении эколого-мелиорэтианого состояния и надземной фитопродукгивности древостоев пойменных осокорников. В целом автору принадлежит: постановка целей и задач исследований, их решение, выводы и предложения производству. • .

Апробация работы проводилась на научных международных конференциях в г. Пенза (2003 г.), в г. Ростове-на-Дону (2003 г.), Всероссийской научно-практической конференции с международным участием в гг. Воронеж - Краснодар (2004 г.), а так же на региональных научных конференциях в п. Персиановский (ДонГАУ) в 2000,2002-2003 гг.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано шесть печатных работ, отражающих еС содержание.

Реализация результатов исследований проведена в Семикаракор-ском лесхозе на площади 50,5 га с годовым экономическим эффектом 7546 руб./га. Так же результаты исследований внедрены в учебный процесс лесохозяйственного факультета ФГОУ ВПО «НГМД».

Структура работы содержит введение, шесть глав, общие выводы и предложении производству, список нспользованной литературы, насчитывающий 212 источников (23 иностранных) и приложения

Объём диссертации включает 225 страниц, в том числе 205 страниц машинописного текста, 61 рисунок, 34 таблицы и 5 пять приложений.

... СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе дан обюр литературы по состоянию пойменных лесов, в том числе осокорников, на Нижнем Дону. Отмечено, что состояние пойменных осокорников в последнее время значительно ухудшилось, при этом возрастающая роль комплексного загрязнения ландшафтов недостаточно изучена. Это затрудняет совершенствование технологии создания пойменных лесонасаждений, обладающими высокими эколого-мелиораггивнымн свойствами в условиях ашропогенного -загрязнения ландшафтов.

Во второй главе характеризуются природные условия, объекты, программа н методика исследований.

Территория исследований относится к Нижнедонскому району со стенным климатом. Исследования проводились на периодически затопляемой Доно-Лксзйской пойме. Район исследований расположен в полуаридной зоне юга Европейской части России, в западной провинции недостаточного увлажнения с умеренно-континентальным климатом. Самый холодный месяц - февраль (-5,2 °СХ самый теплый - июль (+23,5 °С). Наибольшее количество осадков выпадает в нюне (60,6 мм), наименьшее — в феврале и марте (30,9 и 29,7 мм). Преобладающие почвы аллювиальные луговые, аллюви-

альиые дерновые насыщенные и аллювиально-су песчаные. Гндрографиче-1 скую сеть представляют реки Дон, Тузлов (с притокам» Кадамовка, Грушовка, Салка Тангаши) и рукав Дона - Аксай. Уровень грунтовых вод подвержен значительным колебаниям и вскрывается на глубине 2-3 м.

При оценке загрязнения природной среды в районе расположения пойменных осокорников использовали фондовые материалы, содержащие сведения об особенностях загрязнения района исследований. На основе этих материалов анализировали состояние атмосферного воздуха, грунтовых н поверхностных вод, почв, по мере удаления от регионального источника загрязнения - «НовочсркасскоЙ ГГОС» (НчГРЭС). Дія характеристики пойменных ландшафтов закладывали ландшафтные профили но методике В.М, Ивонина (2000). На ключевых участках профилей бурили скважины с отбором образцов грунтовых вод и почв, подвергая их комплексному химическому анализу в лабораторных условиях. Особое внимание уделяли веществам, которые наиболее сильно влияют на состояние и разнообразие растительности пойм: сульфаты, хлориды, нитраты, марганец и (или) мель. Так же отслеживали глубину залегания грунтовых вод.

Оценку уровня комплексного загрязнения ландшафтов, для зонирования района исследований, давали согласно методике Л.Д. Хованского к В.В. Приваленко (1990). В основе метода лежит использование наблюдений за направленностью и скоростью изменения растительного покрова (индикаторных видов травянистой распггельносги). Пойменные ландшафты, но степени комплексного загрязнения, разделены на 4 группы.

К первой группе относили ландшафти, на которые техногенная нагрузка не оказывает заметного воздействия. Растительный покров здесь формируется при доминирующем влиянии природных факторов. Вторую группу образуют ландшафты, испытывающие значительную техногенную нагрузку. Действие токсикантов на растительность проявляется в уменьшении доли участия чувствительных1 к загрязнению видов. Также изменяется структура растительных сообществ. Третья группа характерна сильной за-

грязненностыо всех компонентов ландшафта. При этом происходит выпадение и угнетение многих видов, чувствительных к действию токсикантов. Четвёртая группа включает в себя ландшафты, в которых антропогенный фактор становится определяющим при формировании фитоценоза.

В лоНмениых лесах (среди кслорых преобладают, осокорники искусственного происхождения) осуществлял» закладку пробных площадей (ОСТ 56-69-83) & одинаковых лссорастшельных условиях: почвенных, гидрогеологических, пойменных (глубина н продолжительность паводка). Пробные плошали закладывали в условиях всех 4-х групп пойменных ландшафтов.

Насаждения подбирали одного класса возраста и одинакового происхождения. Таксацию проводил», распределяя деревья по ¿-и категориям состояния, оцениваемых согласно принятой шкале (Сан. п-ла в лесах РФ, 1998). Среднюю категорию состояния всего древостоя (КСр) устанавливали как средневзвешенную категорию по запасу деревьев отдельных категорий

Л"

состояния и оценивали по следующей шкале: I - 1,5 - условно здоровые; 1,6 - 2,5 - слабоповрежлЕнные; 2,6 - 3,5 - среднеповреждСнные; 3,6 - 4,5 - силь-ноповреждёниые; 4,6 н выше - погибшие (Барткявичюс, 1987).

Надземную фитопродуктивность исследовали при отборе модельных деревьев 1-5 (6) категорий состояния на каждой пробной площади (во всех 4-х экологических группах ландшафтов). Модельные деревья были среднестатистическими в своей категории состояния и по своим таксационным показателям. Они так же имели типичную архитектонику кроны, ветвистость, степень облиственности в пределах пробной площади. Это достигалось путём тщательной визуальной морфологической биотаксации одно-возрастных искусственных лесонасаждений. У модельных деревьев определяли форму и массу кроны, а так же массу обезлншвенных ветвей. Основные фракции дерева (ствол, живые ветви, усохшие ветви, древесная зелень, в том числе листья) взвешиваются отдельно, в полевых условиях, на платформенных весах. После взвешивания отрезков стволов делали спилы для определения влажности и плотности древесины. Отбор навески листьев

производили из верхней, среднейи нижней частей кроны модельного дерева (в соответсвии с его категорией состояния), при температуре и относительной влажности воздуха, соответствующим средним многолетним показателям ближайшей метеостанции п. Персиановский. Листья сушили в освещенном сухом месте, до постоянной массы образна.

Отбор образное и испытания древесины стволов к ветвей на влажность н плотность проводили согласно ГОСТ 16483.7-71 «ГОСТ 16483.1-84 соответственно. Предварительно, взвешенные в полевых условиях (с точностью до 0,01 г) образцы, высушивали в лабораторных условиях в термошкафах, при постоянной температуре 100 - 102 °С, до постоянной массы. Расчет влажности всех фракций проводили но следующей формуле:

W = ((m - то) / то) * 100 ïi, (1)

где W - влажность исследуемой фракции, %; m - масса образца до сушки, г; Шо - масса образца после сушки (в абсолютно сухом состоянии), г.

Расчет плотности древесины проводили по формуле, имеющей общий вид: / Vw.„ (2)

где р* — плотность древесины при влажности w, кг/м1; m« — масса образца древесины при влажности w, кг; V„ — объём образца древесины при влажности-w, м\ Физические свойства фракций фтомассы оценивались на основании анализа 119 образцов древесины и листьев.

Предлагаемая схема исследования эхолого-медиоратнвного состояния пойменных лесов,-в условиях загрязнения ландшафтов, приводится нарн-сунке 1,- .

Эколого-экоиомическую эффективность пойменных осокорников определяли путем оценки иредотврал^ниого древостоем ущерба от загрязнения атмосферного воздуха летучими золами углей, используемых в технологических циклах промышленных предприятий г. Новочеркасска, в частности - НчГРЭС. Этот иоллютант являются преобладающим в качественном составе выбросов-города,\а современные данные позволяют достаточно точно оцешпъ количество указанного загрязняющего вещества, выводимо-

го древостоем тополей мз атмосферного воздуха за вегетационный период (А.А. Кулыгинидр,, 1985).

ВЫБОР МЕСТА ИССЛЕДОВАНИЙ

ЗАКЛАДКА ПРОБНЫХ ПЛОЩАДЕЙ | *

Рисунок I - Схема исследования ■эколого-мелиорагив иого состояния пойменных лесов в условиях загрязнения ландшафтов

В третьей главе характеризуются пойменные осокорники в районе исследований, а так же анализируются особенности загрязнения природной среды в местах их расположения.

Леса Доно-Аксайской поймы составляют более двух десятков видов древесных растений, среди которых одно из ведущих положений занимает тополь черный, образующий осокорники. Он участвует в одноярусных дре-востоях, где высота яруса изменяется от 5 до 17 м. Совместно с осокорем произрастают ильмовые, ясень обыкновенный, ветла, клён ясенелистный. Данные лесонасаждения в возрасте 35-40 лет характеризуются 1У-У классом бонитета, полнотой 0,53. Запас спелых и перестойных насаедений составляет около 100 м'/га. Преобладающая густота посадки 2220 шт/га.

Лесистость поймы составляет 2,5 %. Видовой состав травянистого по- ... крова поймы сильно варьирует.« представлен пыреем ползучим, полынью -австрийской (полынком), кермеком широколистным, клевером луговым, викой тонколнстой, солодкой голой и иглистой, прнбрежниней береговой, мятликом луковичным, лебедой прибрежной и астрой солончаковой обыкновенной, донником лекарственным и белым, метлицей обыкновенной, овсяницей луговой и др. Эквлогнческиеусловия Доно-Аксайской поймы следует признать типичными для Нижнего Дона.

В данном районе действуют такие крупные промышленные предприятия, как ОАО «Новочеркасская 1ТЭС» (НчГРЭС);эаводы ОАО «Новочер-касскнй электродный завод» (НЭЗ), ФГУП «Новочеркасский завод синтетических продуктов» (НЗСП), ОАО IШО «Новочеркасский элскгровозострои-тсльный завод» (НЭВЗ). Активно эмисснруются в приземный слой атмосферного воздуха сера, медь, никель, кобальт, марганец, формальдегид, сероводород, бею(а)пирен, фенол, ксилол, углеводороды. Эти и др. вешества и элементы могут входить в состав твердофазных атмосферных выпадений (А.Д. Хованскийн др., 1990), что обуславливает высокую степень загрязненности почв, в особенности — тяжелыми металлами (Л.Я. Кшилынтейн и др., 1990; ЯМ. Родионова и др., 2001, И.А. Богуш и др., 1996, 1997). Зачастую это приводит к повышению суммарного эффекта токсичных анионов (А.Д. Хованский, В.В. Приваленко, 1990) и суммарного показателя загрязнения тяжёлыми металлами (Сает и др., 1982), В поверхностных водах присутствуют нефтепродукты, сульфаты, соединения меди, нитритный и аммонийный азот. Ноллютанты накашиваются в реке не "только у источника эмиссии, но и там, где создаются условия для их концентрации н осаждения, то есть на геохимических барьерах (А.Д Хованский и др., 1990).

Результаты наших исследований на ландшафтных профилях показали, что с 1-ой по 4-ю группы ландшафтов происходит увеличение содержания сухого остатка в водной вытяжке почв, а в трукговых водах - стабильное увеличение концентрации хлора, сульфатов, нитратов, меди. Все эти факто-

ры определяют в районе исследований напряженную экологическую обстановку.

Аналю собранного материала позволил предположить, что условно Доно-Аксайскую пойму можно разлелитъ на зону фонового комплексного загрязнения природной среды, характеризующуюся 1-3-ей группами пойменных ландшафтов (как преобладающих), и зону усиленного комплексного загрязнения природной среды, характеризующуюся 4-ой группой пойменных ландшафтов. В этих условиях были заложены 15 пробных площадей.

В четвёртой главе исследовано эколого-мелиоративное состояние пойменных лесов в связи с условиями загрязнения ландшафтов. На 15-и нробных площадях провели сплошной перечат 2415 деревьев с их разделением по категориям состояния. В первую категорию состояния включено 500 шт. деревьев; во вторую категорию - 833 шт; в третью категорию - 453 шт; в четвертую категорию - 393 шт; в 5-6-ю категории - 236 шт.

В условиях 4-ой-группы ландшафтов заложены пробные площади 1 (ЮТч), 2 (ЮТч, ед. Вг); 3 (ЮТч, елТ.пир., Яо), 4 (9Гч1Ив, ед.Тб, Т.пир.), 6 (ЮТч), 12 (ЮТч + Рб).-Тип леса - осокорник прирусловый (Тч.пр.) Средняя категория состояния древостоя здесь составляет 3,5 - 4,7. В условиях 1-3-й групп ландшафтов заложены пробные площади 9 (ЮТч, ед. Ив); 13 (ЮТч, тип леса Тч.пр.), 14 (ЮТч, ед. Ив, Яо., тип леса осокорник среднепоймен-ный - Тч.ср,п.) 15 (ЮТч, ед. Яо, Кля., тип леса - Тч.срл.). Здесь категория состояния древостоя улучшается и составляет 1,5 - 2,3.

Удалось установить связь средневзвешенной категории состояния древостоя осокоря (Кср) с группами пойменных ландшафтов (Гл):

Кср=*1/(0,69-0,11Гл), при л"0,905 ± 0,074. (3)

№ уравнения (3) следует, что первой группе ландшафтов соответствует категория состояния древостоя не более 1,7; второй-не более 2,1; третьей-2,8; четвертой - 4,0. Таким образом, состояние спелых древосгоев тополя

черного прирусловых и среднепойменных осокорников можно использовать как индикатор групп-ландшафтов по степени загрязненности.

Наряду с осокорниками, в условиях 4-ой группы ландшафтов, произрастают белотополевники прирусловые (проба 5; ЮТб, ед. Рб.) и робиниевики прирусловые (проба 7; ЮРб) со средневзвешенной категорией состояния 2,0 и 2,7 соответственно. Прирусловые ветлянникн (проба 8; ЮИв + Тч) произрастают в условиях 2-ой группы ландшафтов н имеют средневзвешенную категорию состояния 2,6.

Удалось установить связь распределения запасов лесонасаждений с категориями состояния деревьев осокоря в условиях 1-3 и 4-ой групп ландшафтов: Мм =42,317-23,307 * 1п К, при ц = 0,706 ±0,112; (4) М4- 1,6Кг1, при Т1» 0,553 ± 0,260. (5) В уравнениях (4) и (5) принято: М - запас насаждения, приходящийся на деревья соответствующих категорий состояния, %; К - категория состояния деревьев осокоря в лесонасаждении.

Графическое решение уравнений (4) и (5) показывает (рисунок 2), что кривые пересекаются в точке 3 (ось абсцисс). Это указывает на категорию состояния, после достижения которой происходит массовая деградация древостоя тополя черного в пойменных осокорниках.

С 1-ой по 4-ю группу ландшафтов увеличивается количество сухостоя текущего года тополя черного. Данное явление описывает степенная зависимость: СГ = 0,60 • 2,53 при ч = 0,627 А 0,247, (6) где СТ — количество сухостоя текущего года относительно общего количества деревьев на пробной площади, %; Гл — группа пойменных ландшафтов. Из уравнения (6) следует, что в условиях 4-ой группы ландшафтов наблюдается наибольшее количество сухостоя - не менее 24,6 % от общего количества деревьев тополя черного на пробе.

1 2 3 4 5

Категории состояния деревьев осокоря (К)

а - группы ландшафтов 1-3; б - группа ландшафтов 4 Рисунок 2 - Связь распределения запасов осокорников (М) с категориями состояния деревьев (К) в условиях различных групп ландшафтов

По уравнению (4), в условиях 1-3-ей групп ландшафтов, факторы комплексного загрязнения" не оказывают существенного влияния на общую продуктивность осокорников, выражаемую через запас древостоя. В условиях 4-ой группы ландшафтов (уравнение 5), наряду с ухудшением состояния кроны, происходит к стремительное снижение производительности древостоя тополя черного. Таким образом, устойчивость данного вши исчерпывается.

Поэтому, 1-3-я группы ландшафтов характеризуют фоновое комплексное загрязнение, а 4-я группа ландшафтов - усиленное загрязнение пойменных ландшафтов.

В пятой главе исследуются показатели надземной фкгопродуктивно-сти пойменных осокорников в условиях фонового и усиленного загрязнения ' ландшафтов. Для этого использовались данные 20-и модельных деревьев в условиях фонового загрязнения н 12-и модельных деревьев — в условиях усиленного загрязнения. Исследования проводили на следующих участках (см. таблицу 1).

Изучение фракционной надземной фитопродуктивиости модельных деревьев позволило установить общую фигомассу с учетом сложившейся густоты (см. таблицу 2).

Таблица 1 - Характеристика участков исследований

Таксационные показатели леса Пойменные условия Загрязнение ландшафтов

состав класс бонитета запас, ' м3/га тип леса продолжительность затопления, сут глубина затоплення, см. глубина залегания гру>повых вод, см. уклон участка і

Участок 1 -«I асаждсния поймы р. Тузлов»; проба 6; почвы - аллювиальные луговые насыщенные

ЮТч V 41,5 Тч.пр. 10-15 50 200 ± 10 см 0,0087 усиленное

Участок 2 - «Насаждения поймы р. Аксай, р-он ст. Бессергеневской»; проба 9; почвы - аллюаиалыше дерновые насыш.

ЮТч, ел. Ив IV 244,5 Тчлір. до 15 до 50 230 ±10 0,0105 фоновое

Участок 3 ~ «Насаждения поймы р. Аксай, р-он ст. Кривянской»; проба 12; почвы - аллювиальные дерновые насыщен.

ЮТч+Рб V 109,9 Тчлір. до 15 до 50 | 205 ±5 0,0070 усиленное

Участок 4 - «Насаждения поймы р, Аксай, р-он ст. ЗаплавскоИ»; проба ІЗ; почвы - атиовнальныс дерновые насыщен

ЮТч IV 307,0 Тч.пр. до 15 до 50 200 ±15 0,0079 j фоновое

Участок 5 - «Урочище «Загон», пойма р. Дои; проба 14; почвы - аллювиальные дерновые насыщенные

ЮТч, ех Ив, Яо Ш 119,1 Тч.ср.а до 15 до 50 200 ±10 | 0,0160 фоновое

Участок 6 - «Урочище «Огиблое», пойма р. Дон; проба 15; почвы - агпювиалышс дерновые насыщенные

ЮТч, ед. Яо. IV 154,1 T4.cp.iL | до 15' до 50 215 ±10 0,0175 фоновое

Таблица 2 - Общая надземная фитопродуктнвносгь древостоев пойменных

осокорников в условиях фонового и усиленного загрязнения ландшафтов

Категории состояния деревьев Средняя масса дерева, кг Количество деревьев, шт. Фктомасса, т/га

свежесруб-ленного абсолютно сухого • в сырора-стущем состоянии в абсолютно сухом

1 2 3 4 5 6

Участок 1; Кср 4,7: усиленное загрязнение ландшаї ггов

4 185,7 118.4 44 8,2 5.2

5-6 136,1 96,0 95 12,9 9.1

Всего 139 21,1 14,3

Участок 2; Кср 2,3; фоновое загрязнение ландшафтов

1 | 1130,5 615,8 35 39,6 21,6

2 I 900,0 491,0 144 129,6 70,7

3 596,1 378,8 46 27,4 і 17,4

4 552,5 358,6 14 7,7 1 5,0

5-6 1 350.0 253,3 7 2,5 1 1,8

Всего 246 206,8 116,5

Участок 3; Кср 3,5; усиленное загрязнение ландшш шов

I 726.8 407,0 1 0,7 0,4

2 688,0 374,3 25 17.2 9.4

3 482,0 304,1 46 22,2 14,0

4 462,8 299,7 63 29,2 18,9

5-6 | 322,8 230,6 21 6,8 4.8

Всего 156 76,1 47,5

Участок 4; Кср 2,3; фоновое загрязнение ландшафтов

1 922,8 505,1 91 84,0 46,0

2 870,9 484,4 108 94,1 52,3

3 594,5 386,2 65 38,6 25,1

4 583,4 388,7 27 15,8 10,5

5-6 419,2 297,1 18 7,5 5.3

Всего 309 240,0 139,2

Участок 5; Кср 1,5; фоновое загрязнение ландшафтов

1 ! 591,3 328,4 1 139 82,2 45,6

2 | 568,8 317,2 76 43,2 24,1

3 368.7 235,3 7 2,6 1,6

4 1 303,7 197,5 1 2 0,6 1 0,4

5-6 | 258,8 183,1 і 2 0.5 1 0.4

Всего | 226 129,1 72,1

Участок 6; Кср 2,0; фоновое загрязнение ландшафтов

Продолжение таблицы 2

1 2 3 4 5 6

1 795,0 415,1 57 45,3 23,7

2 759,6 388,0 94 71,4 36,5

3 491,7 311,8 26 12,8 8,1

4 466,1 304,0 8 3,7 2,4

5-6 301,0 211,0 8 2,4 1,7

Всего 193 135,6 72,4

Как следует ю таблицы 2, общая продуктивность пойменных осокорников в условиях фонового загрязнения ландшафтов значительно выше, что подтверждается фракционными показателями фитомассы.

Получены уравнения, характеризующие связь массы основных надземных фракций (в сырорастущем состоянии) с категориями состояния деревьев в условиях фонового (фон.) загрязнения ландшафтов: - для древесной зелени: ДЗ(4оп) - 51,1 - 9,51 К, ириЧ = - 0,797 ± 0,091; (7)

- для живых ветвей: ЖВ(фя0= 224,0 - 42,5К, при 0,790 ± 0,094; (8)

- для стволов: СТ^, = 700,84 - 85.24К, при П" - 0,723 ± 0,110. (9)

Связь массы абсолютно сухого дерева с категориями состояния выражается зависимостью: ДЕР{фоя)= 523,0 - 56,8К, при П = - 0,729 ± 0,105. (10) Аналогично был» получены зависимости для условий усиленного загрязнения пойменных ландшафтов (усил.):

ДЗйснл)» 41,3 - 6.7К, 1фи л» - 0,989 ± 0,009; (11)

149,7-29,4К, при I) =-0,981 ±0,015; (12)

CT0tw,)-673íl -100,1К,прнП = -0,838 ±0,112; (13)

ДЕРо«„) -486,8 - 65,7К, при Л" -0,830 ± 0,117. (14) Из уравнений (7) — (14) следует, чго деревья 1-ой категории состояния имеют разницу в массе древесной зелени около 7 кг. У деревьев 4-ой категории состояния, из обеих групп ландшафтов, средняя масса древесной зелени примерно одинакова. Масса живых ветвей, в условиях пойменных ландшафтов с фоновым загрязнением, превышает аналогичный показатель в условиях усиленного загрязнения на 22 - 61 кг с каждого дерева. Масса стволов деревьев осокоря l-5-oft категорий состояния в условиях фонового загрязнения ландшафтов на 43 - 102 кг больше, чем в условиях усиленною

загрязнения. Разница в итоговой массе абсолютно сухого дерева достигает, соответственно, 50-81 кг.

Связь надземной фитопродуктивности со средневзвешенной категорией состояния древостоя в условиях загрязнения ландшафтов выражается зависимостью: НФ = 275,40 х Кср"1'40, при т\ = 0,806 ± 0,143; (15) где ПФ - надземная фитопродуктивносгъ древостоев пойменных осокорников в абсолютно сухом состоянии, т/га; Кср - средневзвешенная категория состояния древостоев осокоря.

Из уравнения (15) следует, что при средневзвешенной категории состояния 1 максимально возможная фитопродуктивноегь может составлять 275,4 т/га. По мере ухудшения эколого-мелиоративного состояния древостоя происходит постепенное уменьшение надземной фитомассы. Так как из зависимости (3) следует, что каждой категории состояния древостоя соответствует равнозначная группа ландшафтов (Кср = Гд), то данная зависимость будет учитывать и экологические особенности места произрастания.

Физико-технические свойства стволовой древесины осокоря в условиях фонового и усиленного загрязнения пойменных ландшафтов, так же связаны с категориями состояния деревьев. Для ландшафтов с фоновым загрязнением полученные зависимости имеют вид:

- плотность стволовой древесины в абсолютно сухом состоянии

(ро, кг/м5): ро(Ф».)= 416 - 7.12К -2.54К2, при л "0,923 ±0,030; (16)

- влажность стволовой древесины (W, %):

\У(фда)= 108,7 - 22.10К + 1.78К2, прил = 0,916± 0,033; (17)

- содержание абсолютно сухого вещества (СВ, %):

СВ«^»5],0 + 3,7]К, приП™0,908 ±0,036. (18)

Аналогичные завис1м0сти для ландшафтов с усиленным загрязнением, имеют вид: роосм)" 446,8 -49,1^+3,24^, при т\ = 0,925 ± 0,048; (19) W0<„0BC97,6- 15,7К+'1,03Кг, при ц = 0,930 ± 0,045; (20) СВ^," 52,43 + 3.26К, при ц = 0,934 ± 0,043. (21)

Как следует ю зависимостей (16) - (21), в условиях фонового загрязнения плотность стволовой древесины в среднем не превышает 406,3 кг/м5. Влажность древесины возрастает по мере увеличения платности и достигает (для деревьев 1-ой категории состояния) 88,4 %, По мере усыхония деревьев увеличивается процентное относительное содержание сухого вещества, что сопровождается параллельным уменьшением его плотности и влажности.

Связь влажности листвы осокоря (\Улист, %) в условиях фонового и усиленного загрязнения пойменных ландшафтов с категориями состояния деревьев (К), описывается зависимостями:

\Улисгг(ф(Л1>= 222,8 - 4,83К, при Ч— - 0,505 ± 0,166; (22)

W;uicT(JtK.)'=208,0-5.9K,npH *1=--0,773±0,!52. (23)

Из зависимостей (22) и (23) следует, что в условиях фонового загрязнения листья характеризуются влажностью на 16 - 19 % больше, чем в условиях усиленного загрязнения.

Важным показателем, характеризующим условия место!гроизрастания, являются ход роста стволов тополя черного но диаметру и высоте. Регрессионный аналю статистических данных привёл к соотношениям:

Н{фо») ~ 1,02 - 0.10А + 0.09А2- 0,002А3, при ц = 0,997 ± 0,002; (24) Н^,=1,61 - 0.49А + 0,096А2- 0,002а1, при \\ - 0,989 ± 0,006. (25)

В уравнениях (24) и (25) принято: Н(фо„> и Н^ц - высота тополя черного в условиях фонового и усиленного загрязнения пойменных ландшафтов соответственно, м; А - возраст дерева, лег.

Как видно ю зависимостей (24) и (25), в возрасте 28-и лет деревья осокорников ландшафтов с фоновым загрязнением характеризуются высотой 22,5 м; в условиях усиленного загрязнения ландшафтов этот показатель составит 17,0 м. Именно в возрасте 28-и лег значения высот достигают предела, что говорит об окончании наиболее активного роста деревьев осокоря.

Аналогичные связи были получены при изучении прироста осокоря по диаметру: Д^^Л/(0,55 + 0,01 АХ приц = 0,996± 0,003; (26)

Д^гА/(1,09 + 0,011 А), при ц "0,981 * 0,013, (27)

где Д(^он> и Д|)<вд> - соответственно, диаметр стволов осокоря в условиях фонового и усиленного загрязнения ландшафтов поймы.

По уравнению (26), к возрасту 28-и лет осокорь, в условиях фонового загрязнения ландшафтов, способен достичь диаметра 34 см. В условиях усиленного загрязнения - 20 см (уравнение 27).

Следовательно, в условиях фонового загрязнения пойменных ландшафтов формируются осокорники со следующими показателям!! состояния и продуктивности (средний возраст 40 лет; первоначальная густота посадки 2220 шт/га); средневзвешенная категория состояния древостоя 2,0 (слабо-новреждбшше); средняя густота 244 шт/пц,средний запас 206,2 м'/га; древесная фитом асса в сырорастушем состоянии 177,9 т/га, в абсолютно сухом состоянии 100,1 т/га. В условиях усиленного загрязнения ландшафтов эти показатели соответственно составят; 4,1 (сильно поврежденные); 148 нгт/га; 75,7 м3/га; 48,6 т/га; 30,9 т/га.

В шестой главе уточнена технология создания пойменных осокорников в условиях загрязнения ландшафтов с учетом наших исследований. Рекомендуемая густота посадки осокоря 625 шт/га. Кустарник равномерно размещается по рядам в количестве 17 % от числа посадочных мест осокоря.

В условиях фонового загрязнения пойменных ландшафтов окупаемость насаждений тополя черного равна 5,4 лет (при годовом экономическом эф-фекге К = 7546 руб.). Это обусловлено достаточно высоким эколого-мелиоративным потенциалом создаваемых насаждений.

Срок окупаемости осокорников пойменных ландшафтов с усиленным загрязнением составляет 9,5 лет (К ™ 4316 руб.). Это обусловлено тем, что в условиях усиленного загрязнения .пойменных ландшафтов формируются нюкопродуктивные насаждения, с относительно невысоким мелиоративным и экологическим потенциалом.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Леса Доно - Лксайской поймы составляют более двух десятков видов древесных растений, сред» которых одно из ведущих положений занимает тополь чбрный, образующий тип леса осокорники. Осокорники в возрасте 35 -40 лет характеризуются IV - V классом бонитета, полнотой 0,53 и запасом спелых и перестойных насаждений окаю 100 м3/га. На загрязненных участках осокорники резко снижают свою производительность н усыхают. Загрязнение компонентов окружающей природной среды лесных экосистем Доно-ЛксаЙскоп поймы определяется, в первую очередь, выбросами в атмосферу ноллюпшггов промышленными предприятиями Главным источником выбросов в атмосферу, в районе Доно-Аксайской поймы, является Новочеркасск 1ТЭС, доля эмиссии загрязнителей которой достигает 90 % по отношению к доле выбросов других предприятий города Новочеркасска

2. Условно, Доио-Аксайскую пойму можно разделить на зону фонового комплексного загрязнения природной среды, характеризующуюся 1-3-сй группами пойменных ландшафтов (как преобладающих), и зону усиленного комплексного загрязнения природной среды, характерной 4-ой группой пойменных ландшафтов. Исследования показали, что с 1-ой по 4-ю группы ігроисходит увеличение содержания сухого остатка в водной вытяжке почв, а » грунтовых волах - стабильное увеличение концентрации хлора, сульфатов, нитратов, меди,

3. По мере ухудшения экологической ситуацші, к 40-л<лнему возрасту, уменьшается производительность дрепостоев осокоря пойменных лесных экосистем: в условиях фонового загрязнения запас осокорников изменяется от 307 до 119,1 м3/га (68,5 % запаса приходится на деревья 1-2 категорий состояния); при усиленном загрязнении - от 109,9 до 41,5 м'/га (76,4 % запаса приходится на деревья 4-5 категорий состояния).

4. Средневзвешенная категория состояния древостоев осокорников изменяется в условиях фонового загрязнения ландшафтов от 1,5 до 2,3 ели-

нин; в условиях усиленного загрязнения - от 3,5 до 4,7 единиц. Переломная категория состояния - 3. Это может являться индикаторным признаком групп пойменных ландшафтов но степени загрязнения.

5. В среднем, к 40-летнему возрасту, в условиях фонового загрязнения ландшафтов, масса сырорастущего дерева осокоря, в зависимости от категории состояния, колеблется от 860 до 332 кг; масса сухого дерева - от 466 до 239 кг. В условиях усиленного загрязнения ландшафтов масса сырорастущего дерева составляет ст 727 до 229 кг; масса сухого дерева - от 421 до 158 кг.

6. Общая фкгонродуктквкость пойменных осокорников, к 40-летнему возрасту, значительно выше в условиях фонового загрязнения и составляет 100,1 т/га в абсолютно сухом состоянии; в условиях усиленного загрязнения ландшафтов это значение равно 30,9 т/га.

7. Древесина осокоря в условиях фонового загрязнения ландшафтов характеризуется платностью в абсолютно сухом состоянии 406,3 кг/м3 и влажностью около 88 %; в условиях усиленного загрязнения эти значения составят соответственно до 400 кг/мэ и 82,9 %. Влажность листьев осокоря в условиях фонового загрязнения выше, и составляет от 203 до 218 %; в ус, ловиях усиленного загрязнения - от 184 до 202 %.

. ... 8. Для повышения эколого-мелиоративной роли пойменных осокорников предлагается уточнённая технология их создания с рядно-групповым введением кустарника t , t . „

9. Создание пойменных лесных насаждений из тополя черного, в условиях фонового загрязнения ландшафтов (1-3 группа), экономически более выгодно за счйт хорошего эхолого-мелиоратшшого состояния лесонасаждений. Чистая ежегодная прибыль, полуденная от средозшшгтных функций пойменных осокорников, составтгг 7546 руб., что обеспечит окупаемость затрат на их создание в течение 5,4 лет. У пойменных осокоршков в условиях усиленного загрязнения ландшафтов эти показатели равны 4316 руб. и 9,5 лет соответственно.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Для лесоразведения в условиях пойменных ландшафтов с фоновым загрязнением, наряду с осокорем, рекомендуются следующие древесно-кустарниковые породы: тополь белый, клён татарский, ясень обыкновенный, ветла, вяз гладкий, тополь пирамидальный, робиния ложноакациевая, слива колючая (терн), бересклсты бородавчатый и европейский, шиповник коричный, лох узколистный.

2. Для обеспечения устойчивости пойменных осокорников, повышения их фракционной надземной фитопродуктивноста м эколого-мелноративной рази, рекомендуется создание осокоревых насаждений в условиях фонового загрязнения ландшафтов с густотой древостоя 625 шт/га (схема посадки 4x4 м) саженцами, с рядно-групповым размещением кустарника, густотой в размере 17 % от общего количества посадочных месг тополя черного.

3. Не рекомендуется создание насаждений тополя черного в условиях усиленного загрязнения пойменных ландшафтов.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Танкжевич В.В. Изменение количества древесного отпада при различном уровне загрязнения среды // Пути решения экологических проблем в сельском хозяйстве / Материалы молодёжной научной конференции.-Персиановский: Изд. ДонГАУ, 2000. - С. 26.

2. Танюкевич В.В. Состояние лесонасаждений Доно-Аксайской поймы в условиях загрязнения грунтовых вод // Экологические проблемы в сельскохозяйственном производстве / Материалы молодежной научной конференции, - ПерсиановскиЙ: Изд. ДонГАУ, 2002 г. - С, 17-18.

3. Танюкевич В.В. Изучение надземной фитомассы осокорников Доно-Аксайской поймы в условиях антропогенного загрязнения ландшафтов // Экологические аспекты агропромышленного комплекса / Материалы молодёжной научной конференции. - ПерсиановскиЙ: Изд. ДонГАУ, 2003 - С, 40-41.

4. Танюкевич В.В. Социально-экологическая роль пойменных лесов района агломерации Новочеркасск // Экологические проблемы регионов и . федеральных округов / Материалы 8 международной научно-практической . конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Ростов-на-Дону: Изд. РГЭУ, 2003. -С. 27-28.

5. Танюкевич В,В. Состояние зеленых насаждений урболандшафтов в районе г. Новочеркасска в евши с качеством грунтовых вод // Экология и безопасность жизнедеятельности / Сборник материалов 3-ей Международной научной конференции.- Пенза: Изд. ПГСХА, 2003. -С. 192-193.

Танюкевич В.В. Состояние осокорников Доно-Аксайской поймы в условиях антропогенного загрязнения ландшафтов // Научная мысль Кавказа. - Приложение,-2004. - С. 94-96.

Подписано в печать 2.11,2СШгТираж ЮОэкз. Заказ№ 279

Типография НГМА, ул. Пушкинская, 111, г. Новочеркасск.

»22 5 5 в

і

!