Состояние хвойных насаждений зоны широколиственных лесов и репродукция сосны обыкновенной в условиях промышленного загрязнения

Паничева, Дарья Михайловна

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Состояние хвойных насаждений зоны широколиственных лесов и репродукция сосны обыкновенной в условиях промышленного загрязнения
ВАК РФ 06.03.03, Лесоведение и лесоводство, лесные пожары и борьба с ними

Автореферат диссертации по теме "Состояние хвойных насаждений зоны широколиственных лесов и репродукция сосны обыкновенной в условиях промышленного загрязнения"

На правах рукописи

ПАНИЧЕВА Дарья Михайловна

СОСТОЯНИЕ ХВОЙНЫХ НАСАЖДЕНИЙ ЗОНЫ ШИРОКОЛИСТВЕННЫХ ЛЕСОВ И РЕПРОДУКЦИЯ СОСНЫ

ОБЫКНОВЕННОЙ В УСЛОВИЯХ ПРОМЫШЛЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ (НА ПРИМЕРЕ СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ БРЯНСКОЙ ОБЛАСТИ)

Специальность: 06.03.03 - Лесоведение и лесоводство, лесные пожары

и борьба с ними

Автореферат на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных ня^'ь-

0034-71463

Брянск, 2009

003471469

Работа выполнена на кафедре лесозащиты и охотоведения Брянской государственной инженерно-технологической академии (БГИТА)

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, Шелухо Василий Павлович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук Тарасенко Василий Петрович кандидат сельскохозяйственных наук Бовкунов Владимир Михайлович

Ведущая организация: Московский государственный университет леса

Защита состоится « 25 » июня 2009 г. в 14.00 ч. на заседании диссертационного совета Д 212.019.01 в Брянской государственной инженерно-технологической академии (241037 г. Брянск, пр-т Ст. Димитрова,

E-mail: panicheva80@mail.ru Факс: (4832) 74-16-52

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке БГИТА. Автореферат разослан «12» мая 2009 г.

Нартов Д.И. I

Ученый секретарь диссертационного совета

Общая характеристика работы

Актуальность темы диссертации. В зоне хронического воздействия промвыбросов происходит ухудшение состояния и деградация лесных насаждений. Особенной чувствительностью к действию антропогенных факторов обладают компоненты хвойные биогеоценозов, в частности сосновых. Отсутствие информативных характеристик воздействия промвыбросов различной химической природы на лесонасаждения снижает эффективность прогнозов состояния лесов, организации лесовыращивания и ведения лесного хозяйства.

Объект исследований - хвойные фитоценозы Брянской области, находящиеся под хроническим воздействием промышленных эмиссий различной химической природы.

Цели и задачи исследований. Цель работы - выявление сравнительных характеристик воздействия промышленных поллютантов различной химической природы на санитарное состояние насаждений хвойных пород, на репродуктивные способности древостоев, состояние возобновления, обоснование использования показателей поселения эпифитных лишайников в качестве биоиндикаторов степени воздействия загрязнений лесных ценозов. Для достижения поставленных целей были сформулированы следующие задачи:

- провести лесопатологическое обследование хвойных насаждений и их компонентов в районах техногенеза;

- обосновать биоиндикационные критерии для зонирования территории по степени воздействия промышленных аэрополлютантов;

- изучить показатели репродуктивных способностей сосны обыкновенной, состояния подроста и подлеска;

- оценить возможности использования для биоиндикации параметров поселения эпифитных лихеносинузий;

- обосновать и разработать рекомендации по возобновлению сосновых биоценозов в районах техногенного воздействия.

Научная новизна и значимость результатов. Впервые для условий зоны широколиственных лесов изучены изменения параметров состояния компонентов хвойных БГЦ при хроническом воздействии фторсодержащий выбросов, проведены исследования по использовании индикаторов повреждений хвойных лесов и обоснованы биоиндикационные параметры зонирования промышленного воздействия, дана оценка состояния женской и мужской репродуктивной сферы сосны обыкновенной в условиях хронического воздействия промвыбросов различной химической природы, произведен сравнительный анализ влияния фторсодержащих и щелочных выбросов на состояние подроста и подлесочных видов, определены основные направления возобновления сосновых фитоценозов в различных зонах загрязнения.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Изменение состояния хвойных древостоев зависит от состава и уровня воздействия аэрополлютантов. Действие выбросов фтористой природы является более агрессивным по сравнению с щелочными и оказывает более сильное влияние на состояние лесных ценозов, но на меньшей территории.

2. Состояние компонентов хвойных фитоценозов позволяет выявлять зоны по уровню хронического воздействия поллютантов.

3. В составе и распространении лихеносинузий различных жизненных форм происходят значительные изменения. Для биоиндикации территорий наиболее информативны популяционные показатели лишайников: Lepraria incana Ach., Hypogymniaphysodes L.

4. Хроническое промвоздействие вызывает существенное ухудшение репродуктивных процессов женской и мужской сферы сосны обыкновенной, а также закономерные изменения в составе, густоте и состоянии подроста и подлеска.

Обоснованность выводов и практическая значимость работы подтверждается разнообразщным и значительным по объему экспериментальным материалом, длительным периодом эксперимента, применением научно-обоснованных методик, использованием современных методов обработки, анализа и оценки данных.

Личный вклад автора. Все работы по теме диссертации осуществлены лично автором или при его непосредственном участии.

Выражаю огромную благодарность доктору сельскохозяйственных наук, профессору В.П. Шелухо, кандидату сельскохозяйственных наук, доцент/ Г.А. Кистерному, сотрудникам лесохозяйственного факультета за помощь, замечания и оказанную поддержку при выполнении и подготовке диссертационной работы.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на международных, региональных научно-практических конференциях, ежегодных конференциях по итогам НИР БГИТА, в том числе на международных конференциях: «Леса Евразии - Русский север» (Петрозаводск, 2007), «Экология - 2007: эстафета поколений» (Пущино, 2007), «Леса Евразии - Северный Кавказ» (Сочи, 2008), «Экология - 2008: эстафета поколений» (Пущино, 2008).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 8 научных работ, в том числе 3 - в изданиях, рекомендованных ВАК.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из общей характеристики работы, 8 глав, заключения. Общий объем - 182 страницы, включает 52 таблицы, 49 рисунков. Список использованных литературных источников - 198 наименований, из них 11 на иностранном языке.

1 Состояние вопроса

Анализ литературных источников по изучению влияния аэропол-лютантов на различные компоненты лесных экосистем свидетельствует о том, что техногенное загрязнение оказывает негативное влияние на все компоненты экосистемы (Кулагин, 1974; Илькун, 1978; Смит, 1985; Рожков, Козак, 1989; Михайлова и др., 2003, 2004; Лукина, Никонов, 1996; Степанчик, 1996; Харук и др., 1996; Николаевский, 1996; Ворон и др., 2000; Демаков, 2000; Менщиков и др., 2001; Коробова, 2008 и др.). Эф-

фект воздействия связан с разнообразием загрязнителей, их объемами, климатическими и метеорологическими условиями района исследования, таксационными характеристиками насаждений (Воронцов, 1979; Добровольский, 1988; Рунова и др., 1996; Reuter и др., 1997; Чжан, 1999; Щербинина, 2002; Тарханов, 2004 и др.). Поражение лесов различной степени наблюдается практически в районе любого источника промышленных выбросов (Артамонов, 1986).

Аэротехногенное воздействие на леса вызывает негативные изменения на разных уровнях экосистемной организации и приводит к деградации насаждения в целом (Алексеев и др., 1996; Васильева, и др., 2000; Морозкин и др. 2001; Коровин и др., 2003).

Наименьшей устойчивостью к действию антропогенных загрязнений характеризуются хвойные насаждения. Признаки повреждений появляются даже при относительно низкой концентрации загрязнителя в воздухе, эффект от действия загрязнений является инерционным (Ворон и др., 2000, 2001 и др.).

Вопросы антропогенной деградации рассматриваются в работах A.C. Рожкова и В.Т. Козака (1989),Т.А. Михайловой (1998), В.Ф. Цветкова (1998), А.Н. Жидкова (2000) и др.

Большинство исследований подтверждают влияние поллютантов на состояние ассимиляционного аппарата (Дьяконов, 1996; Рязанцева и др., 1999; Коновалов и др., 2001; Щекалев и др., 2001; Басова, 2001; Дрожжин, 2002; Сергейчик, 2005), продолжительность жизни хвои (Хальбваш, 1988; Иванов, 1998; Глушкова и др., 1998; Петров и др., 1999; Хан, 2000; Торлопо-ва и др., 2000; Неверова, Колмогорова, 2002; Прожерина, Валкама, 2008 и др.), на увеличение текущего отпада (Мартынюк, Петров, 1986; Алексеев и др., 1989; Леман, 1999; Шелухо, 2001), текущий прирост и состояние насаждений (Барткявичус, Тябера, 1982; Бабушкина, Луганский, 1990; Тавнин и др., 1996; Рунова, и др., 1996...2006; Усанова, 1998; Степанчик, 1998; Сазонова и др., 1999; Федорков, 2002; Шелухо, 2003, 2005), химический состав почв (Лобанов, 1953; Ворон и др., 1980, 1990, 1996; Чертов, 1983; Гришина и др., 1990), лихеносинузии (Десслер, 1981; Горшков, 1990; Ярмишко, 1992; Михайлова, Воробейчик, 1995; Бобкова и др., 1997; Баканов, 1998), репродуктивные способности (Подзоров, 1965; Михеев, 1996; Бабушкина, 1996; Тарбаева, 1997; Аникеев, 1997, 2000; Осколков, 1999 и др.; Федорков, 1999; Хромова, Романовский, 2002; Третьякова, Носкова, 2004), состояние естественного возобновления (Шелухо, 2001, 2005; Груммо, Зеленкевич, 2006).

В ряде работ рассмотрены вопросы мониторинга лесных экосистем в техногенных условиях, позволяющие оценить и прогнозировать ситуацию (Ямбург и др., 1999; Шелухо, 2002; Тарханов, 2004). Многие работы свидетельствуют о возможности диагностики экосистем по состоянию организмов - биоиндикаторов (Трасс, 1971; Бязров;/1988; Мартин, 1984; Николаевский, 1995; Баумгертнер, 1995; Баканов, 1996, 1997; Жидков, 1996, 1997; Отнюкова, 1997; Аржанова, Скирина, 1997; Шелухо, 2001).

На основе анализа научной литературы по воздействию промзагрязне-ний на экосистемы, можно сделать вывод, что техногенные эмиссии явлются важным стрессором для лесных экосистем.

К настоящему времени довольно полно изучено влияние промвыбро-сов на древесную растительность, живой напочвенный покров и сукцесси-онные процессы. Недостаточно изучены вопросы влияния выбросов различной химической природы на хвойные биогеоценозы зоны широколиственных лесов, на их репродукцию, возобновление, закономерности изменения санитарного состояния еловых насаждений в связи с интенсивностью и видами промышленных загрязнений.

2 Характеристика района исследования

Исследования проводились на территории восточной и северо - восточной частей Брянской области. Климат района работ умеренно - континентальный с теплым летом и умеренно холодной зимой. Продолжительность вегетационного периода составляет 180... 190 дней Среднее многолетнее количество осадков составляет 560...600 мм. Зимой преобладают южные, летом -западные, осенью - юго-западные, весной - юго-восточные ветры Почвенный покров района разнообразен; наряду с подзолистыми встречаются серые лесные, торфянистые, дерновые почвы.

Район проведения работ располагается в лесорастительном районе сосновых лесов левобережья Десны с лесистостью 45% и преобладанием сосны обыкновенной в древостоях. По районированию A.C. Тихонова (2001) территория исследования отнесена к Фокинскому и Дятьковскому ландшафтам ослабленных хвойных насаждений.

Основными и наиболее значимыми загрязнителями атмосферы района исследований являются ОАО «Мальцовский портландцемент» и ОАО «Дять-ковский хрусталь», поставляющие в лесные экосистемы твердые пылевые частицы, оксиды серы и азота (Учебно-опытное лесничество); оксиды азота, серы и фтористый водород (Дятьковское лесничество).

3 Объекты, задачи и методы исследования

Объектом исследований явились хвойные фитоценозы Брянской области, находящиеся под хроническим воздействием промышленных эмиссий различной химической природы.

Детальные работы сосредоточены в древостоях III... VI классов возраста 1..Ла бонитета с полнотой - 0,4-0,8, долей участия главной породы в составе - 5... 10 единиц и находящихся в близких относительно друг друга условиях произрастания - С2. з- В зоне щелочных выбросов (ОАО «Мальцовский портландцемент») исследовались сосновые насаждения, а в зоне фторсодер-жащих (ОАО «Дятьковский хрусталь») - сосновые и еловые.

Лесопатологическая таксация и закладка пробных площадей осуществлялась в соответствии с требованиями «Правил санитарной безопасности в лесах» (2007), «Санитарных правил в лесах Российской Федерации» (1998), «Методики лесопатологического обследования очагов вредителей и болезней

(1984), «Инструкции по экспедиционному лесопатологическому обследованию лесов СССР» (1983), и «Руководству по планированию, организации и ведению лесопатологических обследований» (2007).

Для изучения лихеносинузий учитывались проективное покрытие эпифитных лишайников на высоте 1,3 м, их видовой состав и протяжённость поселений на стволах деревьев. Описание лишайниковых синузий проводилось раздельно по каждой стороне горизонта (С; Ю; 3; В) с использованием палетки. Лишайники учитывались на 25 деревьях близких диаметров.в пределах каждой пробной площади.

Учёт естественного возобновления производили на круговых площадках радиусом 1,78 м (10 м2) (Тихонов, Набатов, 1995). При учете подроста и подлеска они распределялись по категориям крупности и благонадежности. Также оценивалась равномерность распределения подроста по учётной площадке и его густота (Общесоюзные нормативы..., 1992).

Для определения показателей репродуктивной деятельности сосны обыкновенной измеряли параметры шишек (Правдин, 1964), фертильной зоны, определяли частичную женскую стерильность по репликам семенных чешуй (Романовский, 1989) и жизнеспособность пыльцы (Пятницкий, 1961; Абатурова, 1978).

При анализе результатов исследований использованы методы вариационной статистики, регрессионного и корреляционного анализов (Лакин, 1990). Обработка полевых материалов проведена с применением программ "Проба" (Соломников, 1997), «Статистика» (Марченко, 1994) и програмной среды Microsoft Exel.

4 Состояние элементов лесных биоценозов при действии промвыбросов различной химической природы

В качестве надёжных индикаторов состояния древостоев нами использовалась сумма признаков, характеризующих состояние отдельных деревьев, древостоев и компонентов биогеоценоза: доля здоровых деревьев, суммарная доля деревьев в разной степени ослабления и структура текущего отпада. Оконтуривание зон различной степени промвоздействия проведено по преобладанию древостоев той или иной категории поврежденности с уточнением границ зон по состоянию эпифитных синузий (таблица 1).

В зоне щелочных выбросов нами обследовано 495 га сосновых насаждений Учебно-опытного лесничества. Из них в зоне сильного промвоздействия выделено- 127,5 га насаждений, в зоне умеренного - 105,6 га, в зоне слабого -125,3 га. В районе действия фторсодержащих аэрополлютантов в зоне сильного воздействия находится 33,9 га насаждений, умеренного- 629,4 га, слабого - 1306,9 га. Малая площадь, занимаемая зоной сильного воздействия, обусловлена низкой летучестью фторидов и быстрым их связыванием в атмосфере.

Таблица I - Классификация хвойных насаждений по степени воздействия аэ-рополлютантов

Степень воздействия Характеристика состояния древостоя и его компонентов лесного при действии

щелочных аэрополлютантов кислых, фторсодержащих аэрополлютантов

Сильная Кроны сильно разрежены. Суховершинных деревьев - до 10 %. Деревья II...IV категорий состояния - свыше 40 %, 1 категории - до 25%. Текущий отпад выше естественного в 2,5...3 раза, его диаметр выше или равен среднему по насаждению. Сухостой размещен группами и куртинами СКС - 2,5...3,0. Подрост сосны угнетен. Присутствуют только накипные лишайники с длиной поселения до 2,5 м и покрытием на высоте 1,3 м до 50 %. Наблюдается значительная изреженность крон хвойных. Суховершинность наиболее крупных деревьев, Деревья II...IV категорий состояния - свыше 80 %, I категории - до 30 %. Текущий отпад в ельниках в 2 раза превышает естественный, его диаметр несколько ниже среднего диаметра насаждений (82,5...84,5 %), располагается группами и дисперсно. СКС - 2,51 и более. Возобновление хозяйственно-ценных пород отсутствует. В еловых насаждениях присутствуют только накипные лишайники. В сосняках отмечена «лишайниковая пустыня».

Умеренная Кроны значительно разрежены. Су-ховершинность отмечается среди наиболее крупных деревьев. Деревья И...IV категорий состояния - до 40 %, I категории - не менее 30-40 %. Текущий отпад выше естественного до 2,5 раз, его диаметр несколько ниже среднего диаметра насаждения (70-80%), часто имеет групповой характер. СКС - 1,9...2,4. Подрост сосны угнетен. Господствуют накипные лишайники; встречаемость листоватых лишайников - до 10...20 %, но длина их района поселения снижена. Наблюдается изреженность крон сосны. Деревья 11...IV категорий состояния -свыше 40 %, I категории - не менее 40...45 %. Текущий отпад не превышает норм естественного, его диаметр меньше либо равен среднему диаметру насаждения (89,5... 100 %), располагается дисперсно. СКС - 1,51...2,5. Хвойный подрост значительно угнетен. Повсеместно распространены накипные лишайники (встречаемость 100 %), встречаемость листоватых лишайников в сосняках достигает 45, а в ельниках - 22,6 %.

Слабая Состав и структура древостоя соответствуют естественным условиям местопроизрастания. Суховершинные деревья единичны. Наблюдается слабая разреженность крон. Деревья 11...IV категорий состояния - до 30 %, I категории - более 45...50 %. Текущий отпад выше естественного до 1,5...2,0 раза, его диаметр меньше среднего диаметра насаждения (60...70 %). Усохшие деревья групп не образуют. Кустистых лишайников нет, встречаемость листоватых - до 30%, и длина района их поселения снижена. Состав, структура и состояние насаждения соответствует естественным условиям местопроизрастания. Наблюдается слабая изреженность крон, Деревья II...IV категорий состояния - до 30 %, 1 категории - более 70 %. Текущий отпад выше естественного до 1,5 раз. Диаметр отпада ниже среднего диаметра насаждений (до 60 %). Усохшие деревья размещаются дисперсно. СКС - 1,26...1,5. Кустистых лишайников нет, встречаемость листоватых варьирует от 20 до 90 %. Проективное покрытие и длина района поселения разных жизненных форм лишайников увеличивается.

Степень воздействия Характеристика состояния древостоя и его компонентов лесного при действии

щелочных аэрополлютантов кислых, фторсодержащих аэрополлютантов

Фоновая Состав, структура и состояние древостоя соответствует условиям местопроизрастания. Возможно наличие техногенного налета. Деревья II...IV категорий состояния - до 20 %, I категории - не менее 55...60 %. Текущий отпад не выше норм естественного, его диаметр составляет 50...60 % от среднего для древостоя. Присутствуют накипные, листоватые и кустистые лишайники. Состав, структура и состояние насаждения соответствует естественным условиям местопроизрастания. Деревья II...IV категорий состояния - до 20 %, I категории - свыше 80 %. Текущий отпад не выше норм естественного, его диаметр составляет 45...75 % от среднего для древостоя. СКС I... 1,25. Присутствуют накипные, листоватые и кустистые лишайники. Увеличивается длина района поселения лишайников и проективное покрытие на высоте 1,3 м. •

Зоны воздействия аэрополлютантов чётко выделяются по суммарной доле деревьев разной степени ослабленности (таблица 2) (1фгкт > ^ при Р = 99,9 %). Во всех исследованных насаждениях доля ослабленных деревьев уменьшается при удалении от источника выбросов.

Таблица 2 - Доля деревьев II...IV категорий состояния в зонах различной интенсивности промвоздействия, %__

Степень воздействия Влияние щелочных выбросов Влияние фторсодержащих выбросов

Сильное 78,04±2,25 81,0± 7,81

Умеренное 48,08±1,18 42,8 ±3,87

Слабое 28,35±0,74 26,3± 1,025

Фонового 20,70±0,82 17,23 ±0,744

В сосновых древостоях зоны сильного воздействия щелочных выбросов доля ослабленных деревьев сосны связана с полнотой насаждения (г = -0,623), возрастом (г = 0,736), составом насаждения (г = 0,648) и расстоянием до источника выбросов (г=-0,569). Большее ослабление наблюдается на расстоянии до 2 км от источника выбросов в насаждениях старше 80 лет и при полноте 0,7...0,8. Ослабление же фторисодержащими выбросами в зоне сильного воздействия не связано с особенностями таксационных характеристик насаждений.

В зоне умеренного воздействия щелочных выбросов доля ослабленных деревьев связана с полнотой насаждения (г=-0,773), возрастом (г=0,731), составом насаждения (г=0,628) и расстоянием до источника выбросов (г=-0,544). В величине же ослабления фтористыми выбросами отмечена её связь только с полнотой (г=-0,636) и составом насаждений (г=-0,643).

В зонах слабого и фонового воздействия выбросов щелочной и кислой природы зависимость между степенью ослабления и таксационными характеристиками насаждений отсутствует.

В еловых насаждениях тесные корреляционные связи между таксационными показателями и состоянием древостоя отмечаются только в зоне

сильного воздействия. Участие деревьев разной степени ослабленности в составе насаждения увеличивается с повышением полноты насаждений (г=0,825), что может быть объяснено ухудшением их проветриваемости; с увеличением возраста (г=0,571), и увеличением участия в составе главной породы (г=0,690), что подтверждает меньшую устойчивость к промвыбросам однопородных еловых насаждений.

При детальном обследовании изучалось распределение деревьев по категориям состояния и структура текущего отпада. В зоне воздействия щелочных выбросов было заложено 27 пробных площадей (1И1), в районе воздействии фторсодержащих - 21 ПП, из них 7 ПП в сосняках и 14 ПП в еловых насаждениях.

Усиление степени воздействия загрязнений отражается в снижении устойчивости и ухудшении состояния деревьев, увеличение доли текущего отпада, суммарной доли ослабленных деревьев и в уменьшение доли условно здоровых деревьев. Наиболее интенсивно ослабление древостоя происходит в зонах сильного и умеренного промвоздействия.

При действии щелочных выбросов средневзвешенная категория санитарного состояния (СКС) варьирует от 2,75 в зоне сильного воздействия до 1,52 в фоновой зоне. Участие здоровых деревьев по мере снижения уровня промвоздействия возрастает с 18 до 72%, а доля деревьев различной степени ослабленности соответственно с 84 до 36%.

Изменения СКС и текущего отпада по числу стволов на постоянных пробных площадях (П1Ш) отражены на рисунке 1.

Сильное Умеренное Слабое Фоновое

Воздействие

О СКС в Текущий отпад по числу стволов

Рис. 1 - Средневзвешенная категория санитарного состояния деревьев и текущий отпад в разных зонах промышленного воздействия щелочного типа

Текущий отпад снижается с 3,15% в зоне сильного воздействия до уровня естественного (1,18%) в зоне без видимого воздействия. Средний диаметр отпада по мере удаления от источника выбросов также снижается. В зоне сильного воздействия он составляет 68,65% от среднего диаметра древостоя, а в зоне без

видимого воздействия - 51,65%, что отражает включение в отпад при сильном воздействии и деревьев верхнего яруса.

Проанализирована динамика санитарного состояния сосняков при действии щелочных выбросов на ППП. За 14 лет наблюдений обшее санитарное состояние сосновых древостоев значительно ухудшилось во всех зонах про-мвоздействия, произошло увеличение общего отпада. В зоне сильного воздействие он возрос более чем в 3 раза, а в остальных - в 2.. .2,5 раза.

При действии фторсодержащих выбросов СКС и текущий отпад в сосновых и еловых насаждениях увеличивается по мере усиления степени воздействия аэрополлютантов (рисунок 2).

у = -3.471п(х) + 4.510

Умеренная

Степень воздействия

ПСКС я Текущий отпад

Слабая Фоновая

Зона воздейстЕ ЕЗ Текущий о?пад

А Б

Рисунок 2 - Санитарное состояние и текущий отпад в насаждениях с преобладанием сосны (А) и ели (Б)

В зоне сильного воздействия кислых загрязнений на ПП с преобладанием сосны текущий отпад не превышает естественный, хотя сами насаждения ослаблены в значительной степени. На ПП в зоне сильного воздействия с преобладанием ели текущий отпад в 2 раза превышает естественный.

В зоне умеренного воздействия и фоновой зоне кислых загрязнений, как в сосновых, так и в еловых насаждениях текущий отпад не превышает естественный, или несколько выше его.

Установлено, что состояние и текущий отпад древостоев находится в логарифмической зависимости от расстояния до источника выбросов. Коэффициент детерминации Я находился в пределах 0,908...0,985, что подтверждает высокую степень аппроксимации данных.

5 Влияние выбросов различной химической природы на состояние

и распространение эпифитных лишайников в хвойных биоценозах

Последствия воздействия выбросов различной химической природы на лихеносинузии достаточно близки. Выбросы как щелочной так и кислой природы приводят к угнетению лишайниковых сообществ.

Встречаемость накипных лишайников при воздействии щелочных выбросов увеличивается с 94,2 % в зоне сильного промвоздействия до 100 % в фоновой. При воздействии фторсодержащих выбросов этот показатель варьирует от 0 (в зоне сильного воздействия) до 100% в фоновой.

С уменьшением степени промвоздействия увеличивается средняя длина района поселения накипных лишайников от 2,3 м в зоне сильного воздействия до 3,5 м в фоновой.

Закономерно увеличивается и проективное покрытие на h)|3M накипных лишайников, при щелочном воздействии изменяясь с 14,5 % до 25,4 %; при действии фторсодержащих выбросов с 0 % до 63,8 %.

Воздействие фторсодержащих выбросов, по сравнению с щелочными, является более агрессивным. В зоне сильного их воздействия формируется «лишайниковая пустыня» в сосновых древостоях. При щелочном воздействии сильной степени отмечаются только накипные формы лишайников с высокой встречаемостью (94,2%) при достаточно низких показателях поселения и гибели до 10 % талломов.

В зонах умеренного промвоздействия отмечаются поселения и накипных и листоватых лишайников. При этом показатели поселения как листоватых так и накипных жизненных форм при фтористом воздействии значительно ниже аналогичных показателей лишайников при щелочном промвоздейст-вии. Проективное покрытие накипных лишайников, при близкой встречаемости и средней длине района поселения существенно различаются (37,6 % при щелочном воздействии и 20,82 % при фтористом). Показатели поселений листоватых лишайников под воздействием фторсодержащих выбросов в 3 и более раза ниже, чем в условиях щелочных выбросов. Встречаемость их при воздействии фторидов составляет 4 % при проективном покрытии на 1,3 м 0,04%, а при щелочном 12,0 % и 8,4 % соответственно.

В зоне слабого воздействия щелочных выбросов, в отличие от фторсодержащих, появляются поселения кустистых лишайников (встречаемость 6,5 %). Однако в целом в зонах слабого воздействия существенное влияние на состояние лихеносинузий начинают оказывать естественные факторы условий роста и межвидовая конкуренция.

В фоновой зоне фтористого воздействия появляются единичные поселения кустистых лишайников на высоте 8...10 м, при щелочном воздействии их встречаемость достигает 20,6 %, при проективном покрытии на высоте 1,3 м 9,5 %. Выбросы различной химической природы в фоновой зоне не оказывают существенного влияния на поселения листоватых и накипных жизненных форм лишайников.

Наиболее устойчивыми к промвыбросам различного состава и наиболее распространенными являются из накипных: лепрария серая (Lepraria in-сапа Ach.), из листоватых - гипогимния вздутая (Hypogymrtia physodes L.). Показатели их расселения (встречаемости и проективного покрытия) можно использовать для индикации хронического промышленного воздействия и уточнения границ при зонировании территории.

По результатам исследований разработана шкала для лихеноиндикации промвоздействия (таблица 3).

Таблица 3 - Показатели поселения эпифитных лихеносинузий в зависимости

Зона воздействия Воздействие щелочных выбросов Воздействие фторсодержащих выбросов

Встречаемость, % Средняя длина района поселения, м Покрытие на 1,3 м, % Встречаемость, % Средняя длина района поселения, м Покрытие на 1,3 м, %

Накипная жизненная форма

Сильного 94,2 2,3 ± 0,26 14,5 ±2,01 - - -

Умеренного 97,4 2,61 ±0,19 37,6 ± 1,79 100 2,60±0,310 20,82±3,687

Слабого 99,4 3,13 ± 0,51 45,6± 3,95 100 2,98±0,151 45,58±5,236

Фонового 100 3,5 ± 1,25 25,4 ±2,53 100 3,43±0,304 63,8±3,285

Листоватая жизненная форма

Сильного - - - - - -

Умеренного 12,0 0,1 ±0,14 8,4 ±2,21 4,0 0,48±0,470 0,04±0,039

Слабого 26,2 0,3 ±0,53 10,2± 3,02 100 2,37±0,095 25,38±2,257

Фонового 47,6 1,5 ±0,78 15,3 ± 1,46 100 3,05±0,171 37,86±3,523

Кустистая жизненная форма

Сильного - - - - - -

Умеренного - - - - - -

Слабого Единичные экземпляры Единичные экземпляры

Фонового 20,58±3,95 | 2,2 ±1,94 | 9,5 ±2,54 Единичные экземпляры

6 Состояние репродуктивной сферы сосны обыкновенной в условиях загрязнения промвыбросов различной химической природы

Размеры шишек являются интегральными показателями, отражающими биологические особенности произрастания. Ряд исследователей полагают, что обилие шишек, их морфологические характеристики могут зависеть от степени антропогенного воздействия (Хромова, Романовский, 2002; Аникеев, 2000 и др.).

В ходе исследований не установлено достоверных различий между внутрипопуляционными биометрическими показателями шишек в различных зонах воздействия выбросов различной химической природы.

Морфометрические показатели шишек практически не зависят от степени и природы промвоздействия. Показатели длины в зоне воздействия фторсодержащих промвыбросов на 95 % доверительном уровне существенно ниже только в зоне сильного промвоздействия = 1,98; 1факг= 2,54), для остальных зон данные различия не существенны (^=1,97...3,34; 1факт = 0,75... 1,84). Показатели ширины шишек на 99 % доверительном уровне существенно ниже в зоне слабого воздействия при воздействии фторсодержащих выбросов =2,6; 1факт = 2,73). Величины фертильных ярусов существен-

но не отличаются в зависимости от природы промвыбросов (tst = 1,97...3,34; 1фа„ = 0,19...0,79).

В условиях района исследований биометрические показатели шишек сосны обыкновенной подвержены внутрипопуляционной изменчивости, которая находится на уровне выше среднего.

По форме шишек сосны обыкновенной также не выявлено существенных различий в популяционных группах различных зон загрязнения. Шишки, сформированные при щелочном промвоздействии имеют широкую форму, при воздействии кислых выбросов - яйцевидную форму. Значения коэффициентов формы в различных зонах промвоздействия и по годам не имеют существенных различий, как и величины фертильного яруса.

Дополнительно исследовали строение апофиза собранных образцов шишек. По строению поверхности семенной чешуи шишек выделяются три формы: / plana (с гладкой поверхностью семенной чешуи), / gibba (с поверхность семенной чешуи в виде пирамидки) и / reflexa (с поверхностью семенной чешуи в виде крючка, загнутого к основанию шишки). В исследованных популяциях шишек встречаются / plana - в 80 % случаев при щелочном промвоздействии и 84 % - при кислом; / gibba 11 % и 12 % соответственно и/ reflexa 9 % и 4 %. Зависимость между формой семенных чешуй от природы и степени воздействия выбросов отмечено не было, что говорит об отсутствии фенотипической реакции сосны на данный фактор.

При увеличении воздействия выбросов различной химической природы отмечается значительное снижение сохранности семязачатков. Гибель большинства семязачатков происходит во 2-й вегетационный период.

Показатели сохранности семязачатков первого вегетационного периода при воздействии фторсодержащих аэрополлютантов несколько ниже сохранности при щелочном воздействии. Различия существенны на 99,9 % доверительном уровне только в зоне умеренного воздействия (ts,=3,34; 1факт= 3,61). В целом, отмечается большее снижение показателей сохранности при фтористом воздействии, чем при щелочном.

Для сохранностей семязачатков второго вегетационного периода характерны те же тенденции для зон сильного и умеренного воздействия. В зоне слабого воздействия сохранность семязачатков при фтористом воздействии несколько увеличивается по сравнению со щелочными выбросами, но различия между зонами недостоверны (tst=l,97...3,34; 1факт= 0,81). Сохранность семязачатков второго вегетационного периода при щелочном воздействии существенно выше только в зоне сильного промвоздействия.

Общая гаметофитная сохранность при щелочном воздействии несколько выше, чем при фтористом; но данные различия существенны только в зоне сильного промвоздействия (tst=3,36; t(iaKT = 4,38).

Большее влияние природа промвыбросов играет при высоких концентрациях (в зонах сильного и умеренного промвоздействия), но мы можем говорить только о тенденциях более мощного влияния фторсодержащих выбросов по сравнению со щелочными на женскую репродуктивную сферу.

Под воздействием аэрополлютантов наиболее сильную трансформацию испытывают мужские генеративные структуры, что проявляется в их аномальном развитии, низком качестве пыльцы и даже стерильности.

Показатели жизнеспособности определялись у 100 пыльцевых зерен в пятикратной повторности каждого модельного дерева. В каждой зоне было обследовано 2500 пыльцевых зерен.

Как при щелочном, так и при фтористом воздействии наименьшее количество проросших пыльцевых зерен наблюдалось в зоне сильного воздействия (рис. 3), наибольшее - в фоновой зоне. Количество непроросших пыльцевых зерен увеличивается с переходом от фоновой зоны к зоне сильного промвоздей-ствия. Различия между зонами существенны на 99,9 % доверительном уровне, кроме зоны слабого воздействия и фоновой, где различие недостоверно.

Щелочное Воздействие Фтористое

Ш Проросших, всего И Непроросших, всего

Рисунок 3 - Общая жизнеспособность пыльцы при действии промвыб-росов различной химической природы

Показатели жизнеспособности пыльцевых зерен при сильном и умеренном воздействии фторсодержащих выбросов существенно ниже показателей пыльцы, произрастающей при щелочном воздействии (^=1,96.. .3,29; 1^=7,79...3,29).

При воздействии фторидов в зонах сильного и умеренного воздействия отмечаются различные аномалии развития пыльцевых зерен, что свидетельствует о большей агрессивности данных аэрополлютантов. При сильном воздействии щелочных выбросов существенно больше проросших зерен с двойной пыльцевой трубкой и с ветвлениями (^,=1,96... 3,29; 1факг=1,97...3,59).

В целом более существенное влияние на жизнеспособность пыльцы оказывают промвыбросы в зонах сильного и умеренного воздействия (жизнеспособность уменьшается до 74,4...85,0 % при щелочном воздействии и до 56,6...73,6 % при фтористом). При щелочном воздействии увеличивается доля зерен с аномалиями пыльцевых трубок, а при действии фторсодержащих аэрополлютантов увеличивается доля непроросших зерен (нормального размера и мелких), отмечаются аномалии развития пыльцевых зерен.

Все виды загрязнения оказывают заметное угнетающее воздействие на мужскую репродуктивную сферу сосны обыкновенной. Хотя, в целом, показатели жизнеспособности достаточны - более 55 % при худшем качестве пыльцы и низкой энергии роста пыльцевых трубок.

Выбросы как щелочной так и кислой природы оказывают негативное воздействие на состояние женской и мужской репродуктивных сфер. В целом фторсодержащие выбросы предприятий проявляют большее негативное воздействие по сравнению со щелочными. В зонах сильного воздействия качество половой продукции сосны снижается значительно, что уменьшает эффективность возобновительного процесса сосновых насаждений и диктует необходимость широкого использования лесных культур.

7 Влияние выбросов различной химической природы на биоразнообразие и состояние подроста и подлесочных пород хвойных биогеоценозов

Для изучения возобновления в пределах зон воздействия щелочных поллютантов было заложено: в зоне сильного воздействия - 240 круговых площадок радиусом 1,78 м (2400 м2); умеренного воздействия - 240 (2400 м2), слабого воздействия - 180 (1800 м2); без видимого воздействия - 150 (1500 м2).

Для оценки состояния применен трехбальный индекс благонадежности: 1 - благонадежное возобновление; 2 - сомнительное; 3 - неблагонадежное. Индекс состояния возобновления по породе и по насаждению в целом определялся как средневзвешенная величина.

В условиях щелочного воздействия отмечена тенденция увеличения густоты подроста от зон с меньшим к зонам более сильного воздействия - от 6,43 тыс.шт./га в зоне без видимого воздействия до 10,04 тыс.шт./га в зоне сильного. Это можно объяснить улучшением условий для возобновления, по мере увеличения разреженности крон основного яруса.

В целом среди подроста доминирует крупный - 50,6 %. На долю среднего и мелкого подроста приходится, соответственно 25 и 24,4 %. По своей густоте большая часть подроста исследованных насаждений относится к среднему (67%), редкое возобновление отмечено на 22% территории и густое на 11%. Средняя густота подроста в районе исследования составила 7,48 тыс.шт./га.

Наибольшее а-разнообразие возобновления отмечено в зоне сильного воздействия, что подтверждает усиление разнокачественности среды при воздействии сильного внешнего ослабляющего фактора. В зоне сильного воздействия возобновление имеет средний состав 6,8Е0,9С2,1 Кл0,2Д ед. В, в зоне умеренного воздействия - 6,1ЕО,ЗСЗ,ЗКлО,ЗД, слабого воздействия -6Е0,ЗСЗ,ЗКл0,ЗД0,1Я, без видимого воздействия - 5,8Е2,8Кл 1,1 Д0,ЗЯ.

Средний индекс состояния возобновления исследованной территории -1,з и отмечается явная тенденция улучшения его состояния по мере уменьшения гнета промвоздействия - от 1,5 в зоне сильного до 1,, - в зоне без ви-

димого воздействия. Во всех зонах была отмечена тенденция улучшения благонадежности возобновления с удалением от источника выбросов, которая сохраняется для всех пород.

Встречаемость подроста на учетных площадках в обследованных насаждениях варьирует от 73,3 % в фоновой зоне до 95,8 % в зоне сильного воздействия, что свидетельствует о достаточно равномерном его распределении.

Из пород во всех зонах воздействия загрязнений количественно преобладает ель. Густота её подроста уменьшается со снижением воздействия промвыбросов от 4,37 тыс. шт./га в зоне сильного воздействия до 1,35 тыс.шт./га в зоне фонового. Из твердолиственных пород наибольшее распространение в составе возобновления получил клен (в зоне сильного - 1,58 тыс.шт./га, фонового - 1,1 тыс.шт./га). Участие дуба в составе колеблется от 0,2 единиц в составе (зона сильного воздействия) до 1,1 в фоновой зоне. Максимальное количество дубового подроста отмечается в фоновой зоне (0,5 тыс.шт./га).

Участие соснового подроста не велико и варьирует от 0,3 до 0,9 единиц в составе. Максимальная густота соснового возобновления (1,52 тыс.шт./га) отмечена в зоне умеренного воздействия, что связано с мерами содействия естественному возобновлению. При этом в зоне умеренного воздействия индекс благонадежности 2,\, что несколько хуже, чем в зонах сильного (1,7) и слабого (1,0) воздействия. Подрост сосны встречается единично в зоне слабого воздействия и не отмечен в фоновой зоне.

« 700 £ 600

1 500 ю

8 400

2 31Х)

Я 200

1 100

■ неблагонадгжное 3 благонадежное

Умеренная

Слабая Зона воадействия

ВШ^Ш сом котельное

— — среднее количество по район}' воздействия

Рисунок 4 - Количество подроста сосны в разных зонах воздействия щелочных выбросов

Как показало обследование, 99,6 % всего подлеска на исследованной территории является благонадежным (без признаков ослабления). Это свидетельствует о высокой устойчивости подлесочных пород к выбросам щелочного типа.

Среди подлесочных видов 52,1% относятся к категории крупных, 27,2% - средних и 20,8 % - мелких. Преобладание крупного подлеска характерно для всех зон промвоздействия. Подлесок средней густоты (3417...3893 шт./га). Колебания густоты в разных зонах воздействия не существенны (tst=3,32; tpac4=2,17).

^ 450 = 400

í 350

I зоо

благ. сомн. небл благ. сомн. небл. благ. ; сома небл. Сальное воздействия Умеренное воздействие : Слабое воздействие

Воздействие

■ крупное возобновление 0 среднее возобновленне □ мелкое возобновление

Рисунок 5 - Распределение подроста сосны по крупности в разных категориях благонадежности в зависимости от степени промвоздействия

Подлесок в зонах различного воздействия промвыбросов имеет отличия по составу:

Зона сильного воздействия - 3,5Р2,2Б1,9Бр0,9Лщ0,9Лип0,4Кул0,1Ивк

Зона умеренного - 4,ОР1,ЗКул1,ЗБ1,1Лип1,ОБО,9ЛщО,2ИвкО,1КО,1Ябл

Зона слабого - 4,2Р1,9Лщ1,ЗБ1,0Бр0,8Лип0,7Кул

Зона без воздействия - 2,6Лщ2,ОБ2,ОБр1,2Ивк1,2КулО,6ЛипО,5Р

Единично (менее 0,1 ед. состава) в зоне сильного воздействия были отмечены можжевельник, калина, осина и яблоня лесная; в зоне умеренного -осина; в зоне слабого - калина, яблоня лесная; в зоне без воздействия - яблоня лесная.

В целом на территории обследования 30,7 % подлеска представлено рябиной обыкновенной, 17,1 % - березой; 15,5% - лещиной; 15,0 % - бересклетом бородавчатым; 8,6 % крушиной ломкой и 8,5 % липой мелколистной. Общее количество других пород составляет менее 5 %.

Для изучения подроста при действии фторсодержащих выбросов было заложено 630 круговых площадок радиусом 1,78 м. В том числе в зоне сильного воздействия - 90 площадок (900 м2), умеренного воздействия - 120 (1200 м2), слабого воздействия - 210 (2100 м2) и без видимого воздействия -210(2100 м2).

Количество возобновления по зонам промышленного воздействия отражает рисунок 6.

Ельники

Сосняки

Степень промвоздействия Р Благонадежное ■ Сомнительное ■ Неблагонадежное

Рисунок 6 - Общее количество учтенного подроста в районе воздействия фторсодержащих промвыбросов

На всех детально обследованных участках отмечается редкий подрост, не превышающее 2 тыс.шт./га и его количество в сосняках, в целом, существенно ниже, чем в ельниках.

В сосновых насаждениях возобновление отмечено только в зоне слабого воздействия и фоновой зоне, где оно не превышало 500 шт./га. Отсутствие соснового возобновления в зонах сильного и умеренного воздействия может быть объяснено низкой репродуктивной функцией сосны и созданием благоприятных условий для интенсивного разрастания живого напочвенного покрова и подлеска. Благонадежный подрост в зоне слабого воздействия отсутствовал, а в фоновой зоне не превышал 40%. Из общего количества возобновления 65,7 % относится к категории крупного.

В ельниках количество возобновления колеблется от 42 шт./га (в зоне умеренного промвоздействия) до 2000 шт./га (в зоне слабого промвоздействия). Доля благонадежного возобновления в обследованных ельниках составляет 29,2...60%. В целом в возобновлении преобладает мелкий подрост -43,1 %.

В разных зонах воздействия фторсодержащих промвыбросов состав возобновления существенных различий не имеет. В породном отношении он представлен елью, кленом, единично отмечался подрост дуба (25 шт./га) и сосны (125 шт./га).

Как показало обследование, 97,2 % подлеска в сосняках и 96,2 % в ельниках не имеют внешних признаков ослабления, что свидетельствует о высокой устойчивости подлесочных пород к фтористым выбросам. Для всех зон промвоздействия характерно преобладание подлеска средней крупности.

В зоне сильного промвоздействия сосняки и в ельники характеризуются густым подлеском (8,5... 11,3 тыс.шт./га), а в остальных зонах - редким и средней густоты (1,8.. .4,8 тыс.шт./га).

В разных зонах воздействия промвыбросов подлесок имеет неоднородный состав (таблица 4).

Таблица 4 - Породный состав подлеска в разных зонах промвоздействия

Зона промвоздействия Сосняки Ельники

Сильная 8,9МлО,9РО, 1 ШипО, 1 Бр 9,2 Лщ0,5Р0,1Б0,1 ЯблО, Швк

Умеренная - 4,6ЛщЗ,ЗР0,7Бр0,5Кал0,5Шип0,2Ж 0,2Ябл

Слабая 6,4ЛщЗ,2Р0,4Буз 6,6Р2,1 ОсО,7ЛщО,ЗБзнО, 1 БрО, 1 ИрО, 1Кул

Фоновая 4,2Лщ2,4С)с2,4РО,4ИвкО,2СвО,2Бзн 0,2Бр 5,0Лщ1,6Лип 1,6Р0,5Кул0,5Ос0,4Бр 0,1БО, 1 БзнО, 1ЖО, 1 Кал

И в сосняках и в ельниках а-разнообразие подлеска возрастает по мере удаления от источника промвыбросов.

В подлеске обследованных ельников в целом преобладают лещина (53,7%) и рябина (25,6 %), а в сосняках - малина (62,2 %), лещина (14,0 %) и рябина (14,0%). Встречаемость остальных пород существенно ниже и составляет от 0,1 до 6,7 %.

В условиях воздействия щелочных выбросов подрост отмечается везде, причем общее его количество увеличивается по мере возрастания техногенной нагрузки, но меняется породный состав.

Доля благонадежного подроста в условиях воздействии фторсодержа-щих выбросов мала и не имеет связи со степенями промвоздействия. В условиях же щелочных выбросов доля благонадежного подроста имеет устойчивую тенденцию увеличения по мере снижения нагрузки аэрополлютантов.

При щелочи ом воздействии отмечается более разнообразный породный состав естественного возобновления, чем при фтористом, с преобладанием ели европейской и клена остролистного.

Максимальная густота подлесочных пород отмечается в зонах сильного промвоздействия как щелочных, так и фторсодержащих выбросов.

Наибольшее а-разнообразие подлеска при щелочном воздействии отмечается с зоне сильного влияния, при действии фторсодержащих аэрополлютантов а-разнообразие подлеска возрастает по мере уменьшения уровня воздействия промвыбросов.

8 Общие выводы и рекомендации по режиму ведения лесного хозяйства при хроническом воздействии аэрополлютантов

8.1 Общие выводы

На основании анализа экологических условий района проведения исследований, литературных источников, результатов проведенных исследований нами сформулированы общие выводы по теме работы:

1. Формы, пути и механизмы воздействия щелочных и фторсодержащих выбросов загрязнений во многом схожи. Они оказывают негативное воздействие разной степени на состояние насаждений и их компонентов.

2. Уточнены методы и критерии зонирования при хроническом щелочном воздействии, а также предложены критерии и разработаны принципы зонирования лесов при хроническом воздействии фторсодержащих выбросов.

3. При усилении воздействия щелочных аэрополлютантов и фторсодержащих выбросов ухудшается состояние древостоев, увеличивается текущий отпад и доля ослабленных в разной степени деревьев. Заметное изменение состояния древостоев наблюдается в хвойных насаждениях с 40...50 лет, проявляясь сильнее в приспевающих и спелых древостоях. Степень ослабления зависит от уровня воздействия поллютантов. Ослабление фтористыми выбросами не связано с особенностями таксационных характеристик насаждений.

4. Действие промвыбросов приводит к угнетению лишайниковых сообществ. Фтористые выбросы формируют «лишайниковую пустыню». Показатели расселения лепрарии серой (Lepraria incana Ach.) и гйпогимнии вздутой (Hypogymnia physodes L.) можно использовать для индикации хронического промышленного воздействия и уточнения границ при зонировании территории.

5. Под влиянием аэрополлютантов происходят изменения и нарушения репродуктивных процессов сосны обыкновенной. По мере увеличения про-мвоздействия происходит не существенное уменьшение размеров шишек (длины и ширины) и фертильного яруса. При увеличении воздействия аэрополлютантов отмечается значительное снижение сохранности семязачатков. Большая их часть гибнет во 2-й вегетационный период. Природа промвыбросов играет роль при высоких уровнях воздействия.

6. Загрязнение атмосферы аэрополлютантами оказывает отрицательное влияние на генеративные процессы в мужской репродуктивной сфере сосны. При увеличении воздействии происходит уменьшение количества проросшей пыльцы, увеличивается доля пыльцы с аномалиями пыльцевых трубок, доля непроросших зерен. Показатели жизнеспособности пыльцевых зерен при сильном и умеренном воздействии фторсодержащих выбросов существенно ниже показателей пыльцы, из насаждений, произрастающих в условиях щелочного воздействия, что свидетельствует о большей их агрессивности.

9. Действие промвыбросов оказывает отрицательное влияние на процессы естественного возобновления непосредственно - ухудшая репродуктивные способности древостоев и воздействуя на качество возобновления, а также косвенно через изменение освещенности подполгового яруса, способствуя более интенсивному разрастанию подлесочных пород. При этом действие фторсодержащих выбросов оказывается более негативным.

8.2 Рекомендации по режиму ведения лесного хозяйства

Для слежения за состоянием лесов на территориях подверженных промышленному загрязнению, Необходимо осуществление лесопатологического мониторинга (ЛПМ) (Руководство по проектированию ...., 2007). Периодичность наблюдений должна быть 2...3 года. ЛПМ осуществляется методами

лесопатологической таксации и учетов на постоянных пунктах наблюдения (ППН).

Для организации эффективного ЛПМ необходимо зонирование территории с выделение зон с различной степенью промвоздействия. Для этого рекомендуется использовать классификации хвойных насаждений, разработанные и апробированные в ходе проведенных исследований.

При проведении работ по зонированию важную роль играют методы биоиндикации. При проведении работ по лихеноиндикации в условиях действия промвыбросов предлагаем разработанные нами шкалы показателей поселения эпифитных лишайников.

Все лесохозяйственные мероприятия должны учитывать степень воздействия загрязняющих веществ и быть дифференцированными.

В зонах сильного воздействия в состав насаждений следует вводить устойчивые к промвыбросам породы, например лиственницу европейскую {Larix decidua Turcz.). Большей устойчивостью здесь отличаются однопород-ные сосновые древостой, устойчивость же ельников повышается в смешанных насаждениях.

Целесообразно сохранять и создавать ступенчатые опушки из устойчивых пород: акации белой (Robinia pseudacacia L.), караганы (Caragana arbo-rescens Lam.), сирени (Syrirtga vulgaris L.), рябины (Sorbtis aucuparia L.), бересклета бородавчатого (Euonymus verrucosa Scop.) и европейского (Euony-mus europaea L.), тополей, березы повислой (Betula pendula Roth), клена остролистного (Acer platanoides L.), лещины обыкновенной (Corylus avellana L.).

Накопление сухостоя и захламленности в обследованных насаждениях происходит с интенсивностью 1,6...5,0 % в год от запаса, поэтому проведение СОМ может иметь периодичность 4... 5 лет.

Прореживания и проходные рубки в сосняках рекомендуется проводить неравномерно-куртинным методом изреживания с поддержанием относительной полноты 0,5...0,7.

Рекомендуется запрет сбора шишек и семян в зонах сильного воздействия как щелочных так и кислых промвыбросов.

Лесовосстановление рекомендуется проводить методом посадки лесных культур (при фтористом воздействии) или комбинированным методом (при действии щелочных выбросов). Лесные культуры создавать смешанными, с долей участия хвойных пород не более 70 %. Для содействия естественному возобновлению при щелочном воздействии необходимо проведение изреживания подлеска.

В зонах умеренного промвоздействия должны широко использоваться меры содействия естественному возобновлению, сохранение существующего подроста и обеспечение восстановления насаждений из растений, наиболее приспособленных к конкретным экологическим условиям.

В зонах слабого и фонового промвоздействия выбросы не оказывают существенного влияния на состояние насаждений и на особенности режима ведения лесного хозяйства.

Публикации по теме диссертации:

1. Кистерный Г. А. О частичной женской стерильности сосны обыкновенной в районе распространения фтористых промышленных выбросов / Г.А. Кистерный, Д.М. Паничева // Леса Евразии - Северный Кавказ: Матер. VIII Межд. конф. мол. уч. - М.: МГУЛ, 2008. - С 150-151.

2. Паничева Д.М. Влияние промвыбросов щелочной природы на сохранность семязачатков сосны обыкновенной / Д.М. Паничева // Экология 2007: VII Пущинская межд. шк.-семинар по экологии. - М.: МГУЛ, 2008. - С. 78-81.

3. Паничева Д.М. Гаметофитная сохранность семязачатков сосны обыкновенной при хроническом воздействии щелочных промвыбросов /Д.М. Паничева // Проблемы лесоведения и лесоводства: Сб. науч. тр. - Гомель, 2005. - Вып. 63. - С. 228-230.

4. Паничева Д.М. Динамика состояния сосновых древостоев, произрастающих в зоне хронического промышленного воздействия щелочного типа / Д.М. Паничева, В.П. Шелухо // Лесной вестник. - М: МГУЛ, 2007. - № 6. - С.59 - 61.

5. Паничева Д.М. Зонирование пригородной лесной территории по степени негативного воздействия промвыбросов с использованием ГИС-технологий (на примере насаждений г. Дятьково). / Д.М. Паничева, A.M. Бердов//Лесной вестник.-М.: МГУЛ, 2009. - № 1 (64).-С. 159- 162.

6. Паничева Д.М. Модификация естественного возобновления сосновых насаждений выбросами цементного производства / Д.М. Паничева // Леса Евразии - Русский север: Матер. VII Межд. конф. мол. уч. - М.: МГУЛ, 2007.-С. 42-43.

7. Паничева Д.М. Обоснование индикаторов зонирования территории по степени негативного воздействия фтористых выбросов на хвойные леса на примере зеленой зоны г. Дятьково / Д.М. Паничева, A.M. Бердов, В.П. Шелухо// Вестник АГАУ. - Барнаул: АГАУ. - 2009. -№ 4 (54). - С.45 - 49.

8. Паничева Д.М. Состояние эпифитной растительности при загрязнении лесов поллютантами цементного производства / Д.М. Паничева // Проблемы лесоведения и лесоводства: Сб. науч. тр. ИЛ HAH РБ. - 2007. -Вып. 67. - С. 596-600.

9. Экология. Защита растений. Исследование репродуктивной сферы сосны обыкновенной и естественного возобновления в условиях техногенеза: Метод, указ. к преддипломной практике и НИР для студентов, обучающихся по направлению 656200 «Лесное хозяйство и ландшафтное строительство» -Сост.: Г.А. Кистерный, Д.М. Паничева. - Брянск: БГИТА, 2009. - 20с.

Лицензия ИД № 04185 от 06.03.2001 Формат 60x84 1/16 Тираж 100 экз. Печ.л. - 1,0 Брянская государственная инженерно-технологическая академия 241037 г. Брянск, пр. Станке Димитрова, 3. Отпечатано в издательском центре БГИТА Подписано к печати_2009 г.

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Паничева, Дарья Михайловна

Введение.

1 Состояние вопроса.

2 Характеристика района исследования.

2.1 Экологическая характеристика района работ.

2.1.1 Природно-климатические условия.

2.1.2 Ландшафтно-растительная характеристика территории.

2.2 Характеристика основных загрязнителей окружающей среды в районе исследовани й.

3 Объекты, задачи и методы исследования.

3.1 Объекты исследований.

3.2 Задачи и методы исследования.

4 Состояние элементов лесных биоценозов при действии промвыбросов различной химической природы.

4.1 Состояние древостоев в зоне воздействия щелочных выбросов.

4.1.1 Результаты лесопатологического обследования и зонирование территории.

4.1.2 Результаты детального обследования.

4.2 Состояние древостоев в районе воздействия фтористых выбросов АО «Дятьковский хрусталь».

4.2.1 Результаты лесопатологического обследования и зонирование территории.

4.2.2 Результаты детального обследования.

5 Влияние выбросов различной химической природы на состояние и распространение эпифитных лишайников в хвойных биоценозах.

5.1 Воздействие щелочных поллютантов на эпифитные лишайниковые синузии.

5.2 Распространение эпифитных лишайников в условиях воздействия промвыбросов кислой природы.

6 Состояние репродуктивной сферы сосны обыкновенной в условиях загрязнения промвыбросов различной химической природы.

6.1 Женская репродукция сосны обыкновенной в условиях промвыбросов различной химической природы.

6.1.1 Влияние щелочных выбросов на женскую репродуктивную сферу сосны обыкновенной.

6.1.2 Влияние фтористых выбросов на женскую репродуктивную сферу сосны обыкновенной.

6.2 Влияние промвыбросов различной химической природы на состояние мужской репродуктивной сферы сосны обыкновенной.

6.2.1 Жизнеспособность пыльцы сосны обыкновенной при воздействии выбросов щелочной природы.

6.2.2 Жизнеспособность пыльцы сосны обыкновенной при воздействии фтористых выбросов.

7 Влияние промышленных выбросов на биоразнообразие и состояние подроста и подлесочных пород хвойных биогеоценозов.

7.1 Состояние подроста и подлеска в зоне воздействия щелочных промвыбросов.

7.1.1 Состояние подроста при воздействии щелочных выбросов.

7.1.2 Состояние подлеска.

7.2 Состояние подроста и подлеска при действии фтористых промвыбросов

7.2.1 Состояние подроста.

7.2.2 Состояние подлесочных пород.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Состояние хвойных насаждений зоны широколиственных лесов и репродукция сосны обыкновенной в условиях промышленного загрязнения"

Актуальность темы диссертации. Загрязнение природной среды - качественно новый внешний антропогенный фактор, влияние которого на природные экосистемы приобрело в настоящее время глобальные масштабы и оказывает значительное влияние на устойчивость лесных насаждений. Техногенное загрязнение воздушной среды аэрополлютантами приближается к пределу допустимой нагрузки на экосистемы, а в ряде мест и превышает её. Массовое повреждение и усыхание лесов в промышленно развитых странах носит характер настоящей экологической катастрофы. Это обусловливает необходимость изучения влияния промвыбросов на состояние лесов, которое позволит более объективно оценить возникающие причинно-следственные связи, определить прогноз развития лесов и обеспечить возможность выработки мероприятий по снижению негативных тенденций.

Под действием загрязнителей из лесного фонда исчезает ряд чувствительных видов, снижается биоразнообразие лесных экосистем, адаптивность деревьев, ограничиваются репродуктивные процессы. Особенной чувствительностью к действию антропогенных факторов обладают хвойные насаждения, в частности сосновые.

Актуальность темы диссертации определяется основными принципами Лесного законодательства (Лесной кодекс РФ, 2006; гл. 1, ст. 1) и «Правил лесовосстановления» (Приказ МПР РФ от 16.07.2007 № 183):

- сохранение средообразующих, .защитных, санитарно - гигиенических. и иных полезных функций лесов.;

- обеспечение. рационального, непрерывного, неистощительного использования лесов.;

- воспроизводство лесов, улучшение их качества.

Работа выполнялась в рамках научно-исследовательской тематики БГИТА № 060303 «Научное обоснование управления и мониторинга биоресурсов на популяционно-ландшафтной основе». 6

Проведенные исследования направлены на определение состояния хвойных насаждений и репродуктивных процессов сосны обыкновенной в зонах техногенеза. Своевременное выявление патологических изменений в насаждениях позволит определить направления лесовозобновления в связи с уровнем воздействия и природой аэрополлютантов, дать оценку и прогноз развития ситуации. Полученная информация может быть использована в системе мониторинга лесов и в разработке комплекса лесохозяйственных мероприятий, направленных на сохранение, естественное восстановление и повышение устойчивости лесных экосистем.

Объект и предмет исследований. Объект исследований — хвойные БГЦ в районах хронического воздействия аэрополлютантов кислой и щелочной природы. Предмет исследований. - изменения состояния компонентов хвойных биогеоценозов (состояние древостоя, лихеносинузий, мужской и женской генеративной сферы сосны обыкновенной, возобновления) Брянской области, находящихся под хроническим воздействием промышленных эмиссий различной химической природы.

Цели и задачи исследований. Цель работы - выявление сравнительных характеристик воздействия промышленных поллютантов различной химической природы на санитарное состояние насаждений хвойных пород, на репродуктивные способности древостоев, возможностей использования по-пуляционных показателей эпифитных лишайников в качестве биоиндикаторов степени воздействия загрязнений лесных ценозов.

Для достижения поставленных целей были сформулированы следующие задачи:

- провести лесопатологическое обследование хвойных насаждений в районах воздействия промышленных загрязнений щелочной и кислой химической природы;

- детально обследовать компоненты хвойных биоценозов на пробных площадях (древостой, лихеносинузии);

- изучить показатели репродуктивной способности сосны обыкновенной при воздействии различных по химической природе поллютантов, состояние подроста и подлеска;

- обосновать рекомендации по возобновлению сосновых биоценозов в районах техногенного воздействия.

Научная новизна и значимость результатов. Полученные результаты и сформулированные в них положения и выводы являются вкладом в развитие теоретических основ экологии растений и устойчивости лесных экосистем к воздействию аэрополлютантов различной химической природы. Впервые для условий зоны широколиственных лесов изучены изменения параметров состояния компонентов хвойных БГЦ при хроническом воздействии фтористых выбросов, проведены исследования по использовании индикаторов повреждений хвойных лесов и обоснованы биоиндикационные параметры зонирования территории промышленного воздействия, дача оценка состояния женской и мужской репродуктивной сферы сосны обыкновенной в условиях хронического воздействия промвыбросов различной химической природы, произведен сравнительный анализ влияния фтористых и щелочных промвыбросов па состояние подроста и подлесочных растений, определены основные направления возобновления сосновых БГЦ в различных по уровню воздействия загрязнений зонах.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Изменение состояния хвойных БГЦ зависит от состава и уровня воздействия аэрополлютантов. При усилении воздействия ухудшается санитарное и лесопатологическое состояние древостоев. Действие выбросов фтористой природы является более агрессивным и оказывает более сильное влияние на состояние лесных ценозов.

2. Показатели состояния компонентов хвойных БГЦ позволяют выявлять зоны по уровню хронического воздействия поллютантов различной химической природы.

3. В составе и распространении лихеносинузий происходят значительные изменения: снижается проективное покрытие на Ь]?з м, встречаемость и длина района поселения. Для биоиндикации территорий наиболее информативны популяционные показатели поселения лишайников: Lepraria incana Ach., Hypogymnia physodes L.

4. Хроническое промвоздействие вызывает существенное ухудшение женских и мужских репродуктивных процессов сосны обыкновенной, причем фтористые выбросы оказывают более сильное влияние на процессы репродукции, чем щелочные. Под влиянием аэрополлютантов происходят закономерные изменения в составе, густоте и состоянии подроста и подлеска.

Обоснованность выводов и практическая значимость работы подтверждается значительным по объему и разнообразным экспериментальным материалом, длительным периодом эксперимента, применением научно-обоснованных методик, использованием современных методов обработки, анализа, оценки данных.

Личный вклад автора. Все работы по теме -диссертации (разработка программно-методических положений, обобщение результатов предыдущих исследований, сбор, обработка и анализ экспериментальных материалов) осуществлены лично автором или при его непосредственном участии:

Выражаю огромную благодарность доктору сельскохозяйственных наук В.П. Шелухо, кандидату сельскохозяйственных наук, доценту Г.А. Кис-терному, сотрудникам лесохозяйственного факультета за помощь, замечания и оказанную поддержку при выполнении и подготовке диссертационной работы.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на международных, региональных научно-практических конференциях, ежегодных конференциях по итогам НИР БГИТА, отражены в публикациях в центральной и региональной печати, в том числе на международных конференциях: «Леса Евразии - Русский север» (Петрозаводск, 2007), «Экология — 2007: эстафета поколений» (Пущино, 2007), «Леса Евразии — Север9 ный Кавказ» (Сочи, 2008), «Экология - 2008: эстафета поколений» (Пущино, 2008).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 8 научных работ, в том числе 3 - в издании, рецензируемом ВАК.

Объем и структура диссертации. Диссертация содержит общую характеристику работы, 8 глав, заключение. Общий объем работы — 182 страницы, включает 52 таблицы, 49 рисунков. Список использованных литературных источников — 198 наименований, из них 11 на иностранном языке.

1 Состояние вопроса

Лес - важнейшая часть биосферы нашей планеты. Он оказывает влияние на поддержание устойчивости и сбалансированное взаимодействие элементов природы, выполняет водоохранную, водорегулирующую, климаторегулирующую, почвозащитную, санитарно-гигиеническую и другие полезные функции, поддерживает качество и неизменность состава атмосферного воздуха.

Лес представляет собой самовоспроизводящийся источник органического сырья, незаменимого в материальном производстве и удовлетворяет рекреационные потребности людей. По своей биопродуктивности лесные биогеоценозы стоят в первых рядах экологических систем биосферы (Добровольский, 1988).

Устойчивость и стабильность функционирования лесных экосистем зависят от целого ряда как природных так и антропогенных факторов. В последние десятилетия атмосферное загрязнение, наряду с воздействием пожаров, рубок, паразитической и патогенной биоты способствует нарушению устойчивости лесов на значительных территориях (Сидорович и др., 1988; Соловьев и др., 1989; Рожков, Козак, 1989; Исаев и др., 1997; Михайлова и др., 2004 и др.). В промышленно развитых регионах России аэротехногенное воздействие становится приоритетным фактором, влияющим на состояние лесов, продуктивность и их возобновление (Кулагин, 1974; Илькун, 1978; Смит, 1985; Лукина, Никонов, 1996; Степан-чик, Василенко, 1996; Харук и др., 1996; Николаевский, 1996; Ворон и др., 2000; Демаков, 2000; Менщиков и др., 2001; Михайлова, 2003; Миронов, Коробов, 2004; Коробова, 2008 и др.).

Загрязнения влияют на биоразнообразие и устойчивость лесных сообществ. Исследования влияния техногенного воздействия на лесные ценозы имеют давнюю историю.

Впервые фитотоксичный эффект промышленных эмиссий был описан в 1849 г., а спустя 100 лет в промышленных районах Восточной Германии, Польши и Чехословакии началось широкомасштабное усыхание лесов, достигшее катастрофических размеров (Teshe, Wienhaus, Godzik, 1993).

Штекхард впервые установил и научно обосновал связь между лесными повреждениями и эмиссионной техногенной нагрузкой, которую он тогда назвал «свободным и могильным прахом металлургических заводов». Анализируя спиртовые хвойные вытяжки из насаждений, подвергнутых «свободному праху», он первым обнаружил повышенные концентрации свинца, мышьяка и серы по сравнению с контролем и установил наличие «дымового вреда».

В настоящее время проблема устойчивости лесов в районах техноге-неза приобрела особую актуальность в связи с острой необходимостью разработки научных основ оптимизации природной среды, сохранения биоразнообразия, снижения ущерба, причиняемого лесным экосистемам промышленными выбросами.

Техногенное загрязнение атмосферы - серьезный экологический фактор, действие которого влечет за собой угнетение роста и развития древесной растительности (Десслер, 1981). Мониторинг лесов стран Европы свидетельствует о том, что поврежденность их распространяется далеко за пределы локальных источников промышленных эмиссий (Тарханов, 2004).

Степень поражения растений загрязняющими веществами зависит от целого ряда факторов и, прежде всего, от вида и концентрации токсикантов, экспозиции их воздействия, а также от состояния и характера лесонасаждений (их состава, возраста, полноты и др.), метеорологических и других условий (Воронцов, 1979). Более устойчивыми к действию токсических соединений являются молодняки и средневозрастные, а менее устойчивыми - спелые и перестойные лесные насаждения (Чжан, 1999; Тарханов, 2004). Лиственные породы более устойчивы к действию токсикантов, чем хвойные (Рунова и др.,

1996; Петров и др., 1999; Щербинина, 2002 и др.). Высокополнотные, с

12 ■ обильным подлеском и ненарушенной структурой древостой устойчивее из-реженных искусственных насаждений (Добровольский, 1988).

Действие высоких концентраций токсикантов на древостой за короткий период приводит к необратимым повреждениям и гибели. Длительное воздействие небольших концентраций вызывает патологические изменения в древостоях, а незначительных - снижение жизнедеятельности отдельных деревьев. Поражение лесов различной степени практически наблюдается в районе любого источника промышленных выбросов (Артамонов, 1986). Состояние сосновых насаждений не улучшается даже после снижения техногенного пресса, т.е. эффект от действия загрязнений является инерционным (Ворон и др., 2000,2001 и др.).

К наиболее распространенным газообразным антропогенным загрязнителям относят: окисиды серы, азота, озон, соединения углерода, фтора, хлора и др. Помимо газов в атмосфере присутствуют твердые и жидкие аэрозоли. Содержание газообразных загрязнителей воздуха, таких как SOx, NOx возрастает по мере приближения к урбанизированным территориям (Барахтенова, Иванов 1988; Masaaki, 2002).

Соединения серы и азота играют доминирующую роль в подавлении жизнедеятельности хвойных из-за преобладания в общем объеме выбросов газообразных аэрополлютантов (Коровин и др., 2003). Установлены ПДК для растительности (Николаевский, 1980), однако они даже для одной древесной породы отличаются в зависимости от условий произрастания

Сильное загрязнение воздуха сернистым ангидридом снижает морозоустойчивость насаждений в 2.4 раза по сравнению с насаждениями в чистых районах (Федорков, 2002). Аэрополлютанты угнетают рост побегов сосны обыкновенной, вызывают изменение содержания фотосинтетических пигментов и скорость потенциального фотосинтеза хвои (Коновалов, Тарханов, Костина, 2001; Сергейчик, Сергейчик, 2005).

Под воздействием техногенных выбросов происходит снижение эффективности деятельности ассимиляционного аппарата, отмечаются видимые и скрытые нарушения ассимилирующих органов (Дьяконов, 1996; Рязанцева и др., 1999; Тутыгин, Дрожжин, 2002 и др.).

Продолжительность жизни хвои сосны меняется с удалением от источника выбросов. Непосредственно вблизи от источника встречается хвоя 1-2 лет. Хвоя 4-5 лет встречается в зоне не подвергнутой воздействию (Хальб-ваш, 1988). У сосны обыкновенной, произрастающей в условиях повышенного промышленного загрязнения, наблюдается изменение морфофизиологиче-ских показателей хвои, отмечались точечные и концевые некрозы, тенденция к уменьшению длины хвоинок (Глушкова и др., 1998; Хан, 2000; Торлопова и др., 2000; Неверова, Колмогорова, 2002; Прожерипа, Валкама, 2008 и др.). В 2-летнем возрасте хвоя еще может быть классифицирована как здоровая или условно здоровая, в 3 - летнем возрасте начинают проявляться симптомы существенного воздействия экстремальных факторов, в том числе и атмосферного загрязнения, а в 4.5 летнем отчетливо видны ее поврежден-ность и умеренная дефолиация кроны (Петров и др., 1999; Иванов, 1998; Тарханов, 2004).

В сфагновых сосняках по мере увеличения аэротехногенной нагрузки происходит значительное изреживание крон деревьев вследствие развития хлорозов и некрозов, снижение густоты охвоения побегов (Басова, 2001; Майсеенок, 2001).

В.В. Тужилкина, Н.В. Ладонова, С.Н. Плюснина (1998) отмечают, что поллютанты способствуют ослаблению процессов хлорофиллонакопления в ассимиляционной ткани, вызывают определенные перестройки в структуре клеток мезофилла, которые приводят к существенным нарушениям процессов метаболизма у деревьев.

С увеличением загрязненности воздуха отмечаются негативные изменения химического состава сосновой хвои {Malzahn Elzbieta, 1999). С ухудшением жизненного состояния насаждений в хвое сосны снижается число

14 макроэргических соединений, сахарофосфатов, зеленых пигментов и увеличивается число неорганического фосфора, крахмала и глюкозы (Теребова и др., 2003).

В сосновых насаждениях, произрастающих на территориях, прилегающих к промышленным городам, происходит ухудшение состояния ассимиляционного аппарата, макроструктурных показателей и условной плотности древесины сосны (Щекалев, Тарханов, Прожерина, 2001).

Хвойные растения характеризуются определенной индивидуальной изменчивостью метаболических признаков, которая может быть результатом генотипических различий (Семериков, 1986). Известно, что промышленное загрязнение как сильнодействующий экологический фактор может изменять уровень индивидуальной изменчивости растений, и увеличивать амплитуду варьирования признаков в неблагоприятных условиях (Мамаев, 1972).

По данным В.Н. Коновалова и др. (2001), масса хвоинок сосны у деревьев, произрастающих в непосредственной близости к источнику выброса загрязнения, снижается до 2,5 раз, а длина хвои - в 1,5 раза по сравнению с деревьями удаленных территорий.

В условиях промышленного загрязнения отмечены тенденции к сокращению вегетационного периода и периода интенсивного роста побегов с ухудшением состояния дерева. Это сопровождается возрастанием относительного содержания запасных и структурных форм углеводов, изменением соотношения белкового и небелкового азота. Затрудняется эффективное использование элементов минерального питания в процессах роста (Сазонова и ДР-, 1999).

О физиологическом ослаблении древостоев свидетельствует низкий уровень марганца и соотношения белкового и небелкового азота в хвое. Деревья характеризуются повышенным уровнем содержания токсикантов, дисбалансом элементного состава, подавлением ростовых процессов (Братю-щенко, 1998).

По мере приближения к источнику эмиссий происходит уменьшение радиального прироста стволов деревьев. Так, на расстоянии от источника эмиссий до 5.7 км, ширина годичного прироста составляет 60.70 % от значений данного показателя на расстоянии 45.100 км (Щекалев, Тарханов, 2001; Шелухо, 2003; Рунова и др., 2006). Снижение приростов в зонах различной степени поражения обусловлено ускорением биологического развития растений в условиях антропогенного стресса, уменьшением биологической продуктивности древостоев и сопряженного с ним общего энергетического обмена (Барткявичус, Тябера, 1982; Тавнин и др., 1996; Усанова, 1998).

В коре деревьев, произрастающих в зоне техногенного загрязнения, выявлено снижение количества экстрактивных веществ: смол, дубильных веществ и пектинов. За счет этого увеличивается содержание целлюлозы в коре, что снижает иммунитет растений и делает их беззащитными к воздействию внешних факторов: температурному стрессу, бактериям и патогенным грибам (Хуттен, 1988; Попов, Шейкин, 1996).

Под действием атмосферных загрязнителей претерпевают серьезные изменения практически все элементы внешней и внутренней структуры растений, их химический состав и жизнедеятельность. Усиливаются процессы отмирания ветвей в кронах, снижаются запасы фитомассы, изменяется габитус молодых деревьев, наблюдаются процессы ускоренного старения и усы-хания растений (Ярмишко, 1996, 1997).

А.А. Мартынюк и С.И. Петров (1986), при изучении динамики поступления опада в сосновых насаждениях, ослабленных промышленными выбросами, пришли к выводу, что его поступление зависит от расстояния до источника выбросов. Динамика поступления опада в ослабленных насаждениях подчиняется общим закономерностям для сосны - максимум поступает осенью. Однако, интенсивность и годичная масса вблизи предприятия выше, чем на удалении от него. Состав опада из силыюослабленных древостоев характеризуется повышенным участием активной фракции в течении всего периода наблюдения. Здесь интенсивно опадает хвоя старших возрастов.

Установлено (Степанчик, 1998), что санитарное состояние насаждений, примыкающих к крупным источникам загрязнения атмосферы, довольно неблагоприятное. Только 9,5 % деревьев являются здоровыми. Основная масса сосняков в зонах влияния промышленных центров относится к ослабленным.

Обнаружено (Алексеев и др., 1989), что в наиболее загрязненных районах происходит распад насаждений. Длина приростов в высоту уменьшается на 30.40 %. В стебле замедляются темпы формирования проводящих тканей, снижаются показатели развития первичной коры и сердцевины (Петункина и др., 1997).

Аэротехногенное воздействие на леса вызывает негативные изменения на разных уровнях экосистемной организации, приводит к гибели отдельных видов и сообществ и деградации насаждения в целом (Алексеев, Сабиров, Михеев, 1996; Васильева, Гитарский, Карабань, Назаров, 2000; Морозкин, Калимуллина, Салова, Шпак, 2001).

По мнению Т.А. Михайловой (1998) процесс угнетения древостоев проходит несколько стадий: слабое угнетение (переходное состояние между фоновым и устойчивой хронической болезнью) в физиологическом аспекте проявляется в появлении достоверных нарушений метаболизма; среднее угнетение (устойчивая хроническая болезнь) физиологически - это снижение адаптационных возможностей и усиление депрессии ростовых процессов; средне-сильное угнетение, (хроническая болезнь критического периода) основная физиологическая особенность этой стадии в том, что защитные механизмы находятся на грани подавления; сильное угнетение (состояние необратимого ослабления с началом усыхания) физиологически проявляется в резком подавлении ростовых процессов и защитных механизмов; усыхание и распад древостоя. А.Н. Жидков (2000) выделяет 5 классов по-врежденности насаждений, А.С. Рожков и В.Т. Козак (1989) - 4 фазы.

В.Ф. Цветков (1998) в процессе деградации выделяет несколько этапов: фоновый (процессы метаболизма проходят в характерном режиме); преддегрессивный (колебания уровней функционирования более часты и

17 значимы, отклонения превышают флюктуации, элиминируют чувствительные виды); дегрессивный (постоянная деградация древостоя при сохранении эдификаторной роли древесного яруса); начало структурной перестройки; активная структурная перестройка.

Промышленные эмиссии значительно нарушают химизм не только осадков, но и физико-химические свойства почв и подстилки. Наиболее ощутимые изменения в почвах наблюдаются в зоне цементных производств. Действие загрязнения на лесные экосистемы усиливается изменением гидрологического режима почв, рекреационной нагрузкой, засухами (Ворон и др., 1980, 1990, 1996; Чертов, 1983; Гришина и др., 1990 и др.).

Цементное производство - самый значимый источник загрязнения среды сильнощелочной пылью. Последствия действия цементной пыли на экосистемы довольно трудно оценить. По мнению О. Kontrisova и др. (1996) эмиссии цементного завода по влиянию на запас древесины могут быть даже полезны (за исключением ближайших окресностей), т.к. повышают рН почвы и служат источником дополнительных питательных веществ. Но в тоже время, с ними приносятся потенциально опасные вещества, приводящие к интоксикации почвы.

Действие пылевых выбросов цементного производства на прилегающие к источнику лесные насаждения проявляются в процессе седиментации ее из атмосферы. А.С. Алексеев и Ю.И. Лепнинский (1988) установили, что лесопокрытые территории в среднем в 26 раз эффективнее, чем открытые места, предотвращают распространение выбросов. При седиментации пылевые частицы оседают на ассимиляционные органы древесно-кустарниковой растительности и живого напочвенного покрова, откуда смываются в почву.

Цементные частицы имеют сильнощелочную реакцию. При взаимодействии с осадками, на поверхности хвои образуется щелочь, нарушающая биохимические процессы в хлоропластах; образуется цементная корка, резко ухудшающая тепловой баланс и увеличивающая потери растения на дыхание

Соколов, 1996). Повышается вероятность появления грибных заболеваний

• 18 хвои из-за разрушения структуры воска кутикулы (Хуттунен, 1988). Цементная пыль закупоривает устьица, вызывая нарушения газообмена, что в условиях дефицита влаги может привести к обезвоживанию растения (Лайранд, 1978). Снижение оводненности ассимиляционных органов может приводить к снижению оводненности луба, что, в свою очередь, будет способствовать ослаблению ствола дерева и делать его пригодным к заселению ксилофагами.

При цементном загрязнении изменяется состав и содержание зольных элементов в хвое (Чертов, 1990). В сосновой хвое накапливается кальций и магний, что связано с известкованием почв (Бериня и др., 1985).

Хвоя первого года при запылении укорачивается и изменяет окраску. Покраснение и побурение наблюдается у двухлетней хвои. По данным Ю.З. Кулагина (1974) щелочная пыль на взрослую хвою не действует.

Хроническое загрязнение воздуха цементной пылью нарушает физиологические реакции растений, что сказывается на обмене веществ и на приросте биомассы. В результате воздействия пыли в древостое сосны наблюдается достаточно четкая тенденция уменьшения размеров ствола (по высоте и диаметру) и кроны деревьев с ухудшением их состояния, также происходит значительное изменение формы крон, снижение приростов и общей продуктивности. Отношение длины кроны к высоте дерева уменьшается (Бабушкина, Луганский, 1990). Преобладают деревья с кронами среднеэлиптической формы, кроны деревьев не являются ассиметричными (Ворон, 1980).

Значительно снижается устойчивость лесных сообществ, что приводит к образованию очагов энтомовредителей, увеличению отпада и его среднего диаметра по мере приближения к источнику выбросов (Леман, 1999; Шелухо, 2001).

Лесная подстилка и почва выступают в качестве приемника пылевых загрязнений. Изменение химических параметров почвы отражаются па росте и продуктивности элементов фитоценоза. Для лесных деревьев, получающих минеральное питание за счет микоризы, подщелачивание почвы опасно из-за выраженной оксилофильности микоризообразующих грибов (Лобанов, 1953).

Загрязнение приземного слоя воздуха отражается на структуре всего фитоценоза. По мере роста загрязнения атмосферы уменьшается видовое разнообразие живого напочвенного покрова (Акулов, Яценко, 1995; Соломни-ков, 1997; Шелухо, 2002).

Из поллютантов кислой природы наиболее фитотоксичными являются соединения фтора.

Токсическое влияние фтора на растения и животных известно свыше 100 лет и подтверждено многочисленными исследованиями (Renter и др., 1997, Рунова, Захаренко, 1998, Ямбург, 1999 и др./ Отравляющее воздействие фтористого водорода во много раз сильнее действия других кислых газов (Рожков, Михайлова, 1989; Weinsten, Davison, 2003). Летучие фториды в 600.900 раз более токсичны для сосновых насаждений, чем двуокись серы о

Ямбург, 1999). Концентрация фтора, превышающая 0,1 мг/м , вызывает относительно быстрое развитие процесса необратимого ослабления и усыха-ния хвойных деревьев

Для растений фтор не является органогенным элементом и в норме содержится в их тканях в очень низких концентрациях (Михайлова и др., 2005).

Загрязнение воздуха фторидами вызывает значительные разрушения пигментов в листьях растений. Установлено (Приседский, 1985), что фториды разрушают ультрастурктуру хлоропластов, вызывая их дегенерацию и ингибируют включение а — аминомасляной кислоты в порфириновую фракцию, нарушая синтез хлорофилла. Хвоя характеризуется увеличенным содержанием феофитина. Уровень накопления фтора в хвое не связан с возрастом дерева и повышается с увеличением возраста хвои (Рунова, 1999).

Влияние фторсодержащих выбросов вызывает значительное уменьшение радиального прироста сосны и лиственницы. У здоровых деревьев после начала воздействия промвыбросов радиальный прирост уменьшается в среднем на 20%, у ослабленных и усыхающих деревьев - на 48% (Рунова, и др., 1996).

В насаждениях, расположенных на различном удалении от источников, выбрасывающих фторсодержащие компоненты, выявлено, что 90 % деревьев в той или иной степени ослаблены и повреждены (Рунова, Захаренко, 1998).

В хвойных насаждениях происходит существенное накопление фтора. Негативное воздействие этого элемента сказывается на жизнедеятельности почвы и древесных растений (Сараев, Евстропьева, 2000; Karolewski, Siepak, Gramowska, 2000).

При оценке состояния и прогнозировании изменений лесных экосистем в условиях техногенного воздействия одним из важнейших аспектов является характеристика репродуктивной деятельности основных лесообра-зующих пород-эдификаторов (Ставрова, 1992).

Генеративная сфера сосны обыкновенной, формирующая будущее потомство, также подвержена воздействию аэрополлютантов. Атмосферные загрязнения оказывают влияние на жизнеспособность пыльцы, женские шишки, образование семян и их качество (Подзоров, 1965; Осколков, 1999 и др.). Под действием поллютантов у сосны обыкновенной, как и у других видов, снижается качество пыльцы, сохранность семязачатков (Федорков, 1999; Осколков, 1999; и др.).

Атмосферное загрязнение вызывает изменения в мужской генеративной сфере, степень которых зависит от интенсивности промышленных выбросов (Осколков, 1998). В непосредственной близости от источников загрязнений наблюдается повышенный процент аномалий в семязачатках, приводящий к их дегенерации (Тарбаева, 1997): аномальной пыльцы: подковообразные, линзовидные и воротничковые формы, пыльцевые зерна с одним, тремя и четырьмя воздушными мешками. Большую часть аномальных пыльцевых зерен составляет мелкая и незрелая, дегенерировшая пыльца (Третьякова, Носкова, 2004)

При изучении семеношения сосны обыкновенной в районе загрязнения воздуха цементной пылью (Хромова, Романовский, 2002) было обнаружено, что частицы пыли попадают на нуцеллус семязачатка наряду с пыльцевыми зернами. Несмотря на преимущество пыльцы как опылителя, опыляется 59 % семяпочек, а 21 % имеют на нуцеллусе лишь частицы цементной пыли.

Под воздействием силикатной пыли у соспы увеличивается доля отмерших и недоразвитых спящих почек, брахипласты формируются без спящих почек. В зоне интенсивного загрязнения доля отмерших спящих почек резко увеличивается (до 80 %), по мере удаления от источника выброса увеличивается до 90% доля живых спящих почек (Михеев, 1996).

Так же под влиянием фторсодержащих аэрополлютантов происходят в разной степени выраженные изменения и нарушения репродуктивных процессов сосны обыкновенной в зависимости от расстояния и направления до источника выбросов (Бабушкина, 1996; Аникеев, 1997, 2000). В зависимости от степени загрязнения изменяются абсолютные показатели признаков-женской репродуктивной системы сосны. Так, при удалении от источника выбросов закономерно увеличивается семенная продуктивность. Наилучшими посевными качествами семян характеризуются насаждения, произрастающие в фоновых условиях, по сравнению с зоной загрязнения (Аникеев, Бабушкина, 1997, 2000).

Установлено (Карасева, 1998; Бесоснова, Юсыпива, 1998), что у древесных растений, произрастающих в зоне постоянного воздействия на них ингредиентов промышленных выбросов, угнетается процесс плодо- и семя-образования, снижаются масса 1000 семян, их доброкачественность и жизнеспособность. Вблизи источников загрязнения пустосемянность достигает у лиственницы сибирской — 55 %, у сосны обыкновенной — 87 %, пихты сибирской - 100 % (Третьякова, Бажина, Носкова, 2001).Урожай шишек и семян (на 1 га) на расстоянии 0,5 км от источника выбросов составляет до 3 % контроля, на расстоянии 3, 5, 7 км эти показатели возрастают в 5.7 раз (Бара-бин, Елисеев, 1999).

Исследования показывают, что в условиях промышленных загрязнений у ели имеет место четко выраженная периодичность в шишконошении, а сосна плодоносит ежегодно (Моложавский, 2001). Загрязнение воздуха является фактором, определяющим интенсивность семеношения сосны, проявляется в снижении урожайности как отдельных деревьев, так и в целом насаждения (Луганский, Калинин, 1990; Palowski, 2000).

Экологические условия среды и состояние репродуктивной сферы являются основными факторами успешного возобновления леса.

Условия обитания молодых древесных растений в зоне воздействий загрязнений являются несколько более благоприятными, по сравнению с деревьями основного полога, что связано с их защитой растениями вышерасположенных ярусов, экранирующих действие промышленных выбросов. В связи с этим, воздействие техногенного загрязнения на подрост в большей мере имеет опосредованный характер — через изменение ценотической среды. Установлено, что в лесных сообществах ближней зоны, более подверженных воздействию, наблюдается ослабление ростовых процессов подроста хвойных растений, увеличивается доля мелколиственных пород. Улучшение световой обстановки вследствие разреживания крон и выпадения части,деревьев в сообществах, развивающихся в условиях техногенного загрязнения, приводит к разрастанию подлесочного яруса (Шелухо, 2001; Груммо, Зеленкевич, 2006).

Высота и возраст доминирующих видов растений в подросте сосняков одного класса возраста увеличиваются при снижении воздействия загрязнений. Наибольшая густота подроста хвойных и твердолиственных пород и его видовое разнообразие отмечаются в зоне сильного воздействия, что подтверждает усиление разнокачественности среды при воздействии внешних стрессоров (Шелухо, 2005).

Учитывая, что влияние промышленных выбросов имеет очень неблагоприятные последствия для лесонасаждений, необходимо обнаруживать негативное воздействие на самых ранних этапах этого процесса. В настоящее

23 время широко, как инструмент, используются методы биоиндикации. Наиболее эффективны чувствительные биоиндикаторы состояния среды, каковыми являются виды эпифитной лихеносинузии (Трасс, 1971; Бязров, 1988; Мартин, 1984; Шелухо, 2001 и др.).

Лишайники - наиболее чувствительные биоиндикаторы загрязнения среды. В условиях стабильного загрязнения они способны реагировать даже на относительно низкие концентрации аэрополлютантов (Баканов, 1998). На фоне снижения устойчивости насаждений под влиянием промышленных выбросов происходит уменьшение площади проективного покрытия и видового разнообразия эпифитных лишайников.

Высокая чувствительность лишайников к поллютантам, отмеченная еще в прошлом веке (Nylander, 1985), определяется большой продолжительностью жизни отдельного слоевища, низкой интенсивностью газообмена, и, как следствие, малой способностью к авторегуляции и сильной зависимостью от физико-химических свойств среды (Мартин, 1987; Трасс, 1984). К настоящему времени накоплено достаточно данных о концентрациях в атмосфере наиболее распространенных токсикантов, вызывающих различные нарушения жизнедеятельности лишайников.

Разработана шкала зависимости индекса чистоты воздуха, состояния лихенофлоры и хвойных насаждений от уровня S02 (Николаевский, Николаевская, 1995; Баканов, 1997). Распространение отдельных индикаторных видов и их комбинаций коррелирует с концентраций загрязнений в воздухе. Чувствительные лишайники выживают при среднегодовой концентрации SOj менее 0,005 мг/м3 (Мартин, 1984; Волкова, 1991). При загрязнении более 0,05 мг/м исчезают кустистые лишайники (Usnca, Alekto

3 3 ria), затем листоватые (0,05.0,2 мг/м ) и накипные (0,2.0,3 мг/м ) (Manning, Feder, 1985). Отмечена высокая связь между содержанием серы в талломе и в воздухе с удалением от источника выбросов.

Более низкому накоплению серы лишайником способствует отсутствие повышенной кислотности и незначительное загрязнение воздуха соединениями металлов (Лобанова, Тарханов, 1998).

Способность лишайников быстро впитывать в начале дождя первые, самые концентрированные осадки, полезная в условиях дефицита питательных веществ, становится губительной в условиях загрязнения. По мере приближения к источнику загрязнений наблюдается выпадение наиболее распространенных в фоновых районах типов лишайникового покрова (Горшков, 1990).

Для индикации различных загрязнений используются различные виды лишайников. Так, Т.Н. Отнюкова (1997), при исследовании состояния природной среды в районе Норильского горно-металлургического комбината, использовала ягельный лишайник Cladina stellar. При исследовании влияния угольного разреза "Осиновский" на реликтовую липовую рощу использовались Usnea dasypoga, U. fragilescene, Ramalina asahinana, виды рода Arthonia, Chrysotrix и другие виды (Баумгертнер, 1995). Но чаще рекомендуются для биоиндикации виды: Hypogymnia physodes, Pseudevernia furfuracea, Evernia mesomorpha, Usnea hirta, Parmelia sulkata, предлагаются шкалы и технологии оценки состояния насаждений по распределению эпи-фитной растительности (Мартынюк, Жидков, Воронин, 1993. 1995; Баканов, 1996, Жидков, 1997 и др.).

Индексы состояния древостоя и лишайников прямо коррелирует с коэффициентами концентрации поллютантов и ростовыми процессами (Жидков, 1996).

Большинство лихеноиндикационных работ выполнено на территории городов и промышленных агломераций (Бязров, 1994), значительно меньше -в естественных местообитаниях (Bade, Mayrhoter, 1996). И если первые включают достаточно много точек, что дает возможность подробно картировать территорию, то для вторых, как отмечают И.Н. Михайлова, Е.Л. Воробейчик (1995), характерен общий недостаток - малая дробность представления градиента загрязнения.

На исчезновение лишайников в черте городов обращали внимание На-selhoff и Linda.it (1903), A. Schonbeck (1969) с помощью листоватого лишайника Parmelia physodes разработал метод экспозиции лишайников (Десслер, 1981).

В условиях воздушного загрязнения происходит деградация эпифит-ного лишайникового покрова, которая проявляется в изменении видового состава, уменьшении показателей флористического разнообразия и видовой насыщенности, сокращении проективного покрытия и снижении жизненности лишайников (Бобкова, Паутов, Терещук, 1997; Торлопова и др., 2000 и

ДР-)

Лихеноиндикационные методы не могут заменить инструментальных, но ряд лишайников имеет значения индексов токсиколерантности, по которым можно судить о начале деградации, неблагополучии лесных экосостем (Трасс, 1971, 1985; Мартин, 1984; Бязров, 1994 и др.). Наиболее характерным структурным изменением сосновых лесов с начальным повреждением В.Т. Ярмишко (1992) считает угнетение и уменьшение обилия чувствительных к загрязнению видов лишайников.

До сих пор нет единого мнения отражают ли данные по распространению лишайников средние или пиковые концентрации загрязнений в атмосфере (Андерсон, 1988). Дополнительную сложность в тестировании техногенных патологических явлений создают, во-первых, различие экологических условий произрастания растений; во-вторых, изменчивость симптомов поражения в зависимости от видовых, возрастных отличий пораженных растений и активности патогенного агента; в третьих, неопределенность связи доза - эффект (Слепян, 1978).

Результаты лихеиоиндикации более достоверны во влажные вегетационные периоды. Лишайники сохраняют индикационные свойства и в зимний период, четкая зависимость состояния лихенофлоры от промышленных выбросов обнаруживается и в засушливые годы (Жидков, 1996).

Несмотря на некоторые сложности применения метода, лихеноиндика-ция получила широкое распространение и применение в регионах нашей страны (Жидков, 1995; Закутнова, 1996; Аржанова, Скирина, 1997; Грибалев, 1998 и др.).

Лихеноиндикация отличается высокой чувствительностью к различным уровням загрязнения атмосферы, позволяя достаточно точно определять границы распространения промышленных поллютантов. Применение данного метода, в комплексе с параметрами состояния других компонентов биогеоценоза позволяет дать комплексную оценку состояния окружающей среды в близи источников техногенных выбросов.

На основе научной литературных данных по воздействию промзагряз-нений на экосистемы, можно сделать вывод, что техногенные эмиссии яв-лются важным стрессором для лесных систем. Принципиальных различий между путями воздействия кислых и щелочных компонентов аэрополлютан-тов не наблюдается.

Воздействие загрязнений на фитоценоз идет непосредственно через влияние на ассимиляционные органы, устьичный аппарат и кутикулу и опосредованно, через изменение среды и химического состава почвенных растворов. Воздействие проявляется в изменении внутрисистемных процессов и в структурно-функциональном состоянии компонентов экосистем, в упрощении их структуры.

К настоящему времени довольно полно изучено влияние промвыбро-сов различной химической природы на ряд компонентов лесных биогецено-зов, в частности на древесную растительность, живой напочвенный покров, сукцессионные процессы. Имеются отдельные наработки по влиянию выбросов на репродуктивную сферу древесных пород.

Вместе с тем, недостаточно изучены вопросы влияния выбросов различной химической природы на хвойные биогеоценозы зоны широколист

27 венных лесов, на их репродукцию, не изучено влияние промвыбросов на возобновление древесных пород, закономерности изменения санитарно-патологического состояния еловых насаждений в связи с интенсивностью и видами промышленных загрязнений, изменения видового состава лишайников, не установлена индикаторная значимость доминирующих видов.

Отсутствие информативных характеристик воздействия промвыбросов различной химической природы на лесонасаждения снижает эффективность прогнозирования состояния лесов, организации лесовыращивания и ведения лесного хозяйства.

Заключение Диссертация по теме "Лесоведение и лесоводство, лесные пожары и борьба с ними", Паничева, Дарья Михайловна

8.1 Общие выводы

1. Климатические условия района исследования способствуют быстрой трансформации, осаждению и вымыванию загрязнений из атмосферы на прилегающие насаждения и обеспечивают увеличение концентрации загрязнений в приземном слое. В районе исследования преобладают хвойные насаждения кисличных типов леса, произрастающие в условиях С2.3, формирующие насаждения 1.Г бонитета. Древостой имеют высокую потенциальную устойчивость, что позволяет им существовать в условиях хронического воздействия- аэрополлютантов, снижая продуктивность, репродуктивные способности и изменяя структуру.

2. Основными загрязнителями района, исследований являются ОАО «Мальцовский портландцемент» (Карачижское участковое лесничество), поставляющий в атмосферу 66 видов загрязняющих веществ, включая твердые пылевые частицы, оксиды серы и азота; и ОАО «Дятьковский хрусталь» (Дятьковское лесничество), выбрасывающий 23 вида загрязняющих веществ, из которых около 2 % составляют фториды.

3. Формы, пути и механизмы воздействия щелочных и фтористых выбросов загрязнений на насаждения во многом схожи. Они оказывают разной степени негативное воздействие на состояние насаждений и их компоненты.

• 4. На основе анализа литературных источников и проведенных работ уточнены методы и критерии зонирования при хроническом щелочном воздействии, а также предложены и разработаны принципы зонирования лесов при хроническом воздействии фторсодержащих выбросов.

5. По мере усиления воздействия аэрополлютантов цементного производства и фторсодержащих выбросов ухудшается состояние древостоев, возрастает текущий отпад, уменьшается количество деревьев без признаков ослабления и растёт доля ослабленных в разной степени деревьев. Внешне заметное изменение состояния древостоев наблюдается в хвойных насаждениях с 40.50 лет, проявляясь сильнее в приспевающих и спелых древостоях. Степень ослабления зависит от степени воздействия поллютантов различной химической природы. В зоне сильного и умеренного воздействия щелочных выбросов доля ослабленных деревьев сосны связана с полнотой насаждения, возрастом, составом насаждения и расстоянием до источника выбросов. Ослабление же фтористыми выбросами в зоне сильного воздействия не связано с особенностями таксационных характеристик насаждений. При умеренном воздействии кислых аэрополлютантов отмечена связь средней тесноты с полнотой и составом насаждений.

6. Выбросы как щелочной так и кислой природы приводят к угнетению лишайниковых сообществ. С увеличением воздействия ухудшаются показатели поселения синузий (встречаемость, длина района поселения, проективное покрытие на высоте 1,3 м, формовое разнообразие и видовой состав). Воздействие фтористых выбросов на лихеносинузии, по сравнению с щелочными, является более агрессивным. В зоне сильного промвоздействия фтористые выбросы формируют «лишайниковую пустыню». Наиболее устойчивыми к промвыбросам различного состава и наиболее распространенными являются из накипных: лепрария серая (Lepraria incana Ach.), из листоватых — гипогимния вздутая (Hypogymnia physodes L.). Показатели их расселения, из-за повсеместности встречаемости, можно использовать как индикатор хронического промышленного воздействия и для уточнения зон с различным уровнем воздействия.

7. Под влиянием аэрополлютантов различной химической природы происходят в разной степени выраженные изменения и нарушения репродуктивных процессов сосны обыкновенной в зависимости от степени промвоз

148 действия. По, мере увеличения влияния загрязнений происходит не существенное уменьшение линейных размеров шишек (длины и ширины), а также размера фертильного яруса. При увеличении воздействия выбросов различной химической природы отмечается значительное снижение сохранности семязачатков. Характер гибели семязачатков не меняется в зависимости от уровня загрязнения поллютантами. Гибель большинства семязачатков происходит во 2-й вегетационный период. В целом, отмечается большее снижение показателей сохранности при фтористом воздействии, чем при щелочном; Отмечено, что большее влияние природа промвыбросов играет при высоких концентрациях (в зонах сильного и замеренного промвоздействия).

8. Загрязнение атмосферы аэрополлютантами на исследованных территориях оказывает отрицательное влияние на генеративные процессы в мужской репродуктивной сфере сосны обыкновенной. При увеличении воздействии различной химической природы происходит уменьшение количества проросшей пыльцы, увеличивается доля пыльцы с аномалиями пыльцевых трубок, доля непроросших зерен. При слабом воздействии аэрополлютантов и в фоновых зонах показатели жизнеспособности пыльцы существенно не различаются. Показатели жизнеспособности пыльцевых зерен при сильном и умеренном воздействии фтористых выбросов существенно ниже показателей пыльцы, произрастающей при щелочном воздействии, здесь отмечаются различные аномалии развития пыльцевых зерен, что свидетельствует о большей агрессивности данных аэрополлютантов. В целом более существенное влияние на жизнеспособность пыльцы оказывают промвыбросы в зонах сильного и умеренного воздействия. При щелочном воздействии увеличивается доля зерен с аномалиями пыльцевых трубок, а при действии фтористых аэрополлютантов увеличивается доля непроросших зерен (нормального размера и мелких).

9. Действие выбросов различной химической природа оказывает отрицательное влияние на процессы естественного возобновления как непосредственно - ухудшая репродуктивные способности древостоев, оказывая внеш

149 нее воздействие на качество возобновления, так и косвенно — меняя освещенность подполгового яруса и способствуя более интенсивному разрастанию подлесочных пород. При этом действие фтористых выбросов оказывается более негативным. Б зонах сильного и умеренного воздействия кислых выбросов подрост главных лесообразующих пород отсутствует. В условиях же воздействия щелочных выбросов отмечается везде, причем общее его количество увеличивается по мере возрастания техногенной нагрузки, но меняется породный состав.

8.2 Рекомендации по режиму ведения лесного хозяйства

Целью предлагаемых рекомендаций является сохранение и усиление природных свойств леса, произрастающего в условиях техногенеза, сохранение биологического разнообразия, улучшение качества леса, повышения продуктивности на основе многоцелевого неистощительного природопользования.

Сокращение объёмов промвыбросов в промышленных районах является первоочередной задачей государственного масштаба. При нынешнем уровне развития науки и технологий производства полного прекращения выбросов в атмосферу добиться невозможно. Очистка выбросов в атмосферу от загрязняющих веществ современными технологиями - мера дорогая, энергоемкая и во многих случаях малоперспективная. Наряду с этим основное внимание в промышленном производстве необходимо уделить разработке новых малоотходных и безотходных технологий.

Устойчивое управление состоянием насаждений в условиях техногенеза должно базироваться на комплексе последовательных действий.

Для своевременного обнаружения изменений в состоянии лесов на территориях, подверженных промышленному загрязнению, необходимо осуществление лесопатологического мониторинга (ЛПМ) (Руководство по проектированию ., 2007). При осуществлении ЛПМ обеспечивается: установление причин и уровня повреждения, ослабления и гибели лесов; прогноз развития в лесах патологических явлений и процессов; сбор информации о состоянии лесов, ее хранение, обработка и своевременное доведение её до участников лесных отношений. Центральное место в ЛПМ занимают мероприятия по организации информационных систем, описывающих динамику состояния лесов, разработке режимов ведения хозяйства и механизмов преодоления деградации в лесонасаждениях промышленных районов.

Для организации эффективного ЛПМ в загрязняемых промвыбросами лесах необходимо зонирование территории с выделение зон с различной степенью промвоздействия. Для этого рекомендуется использовать классификации хвойных насаждений, разработанные и апробированные в ходе проведенных исследований (таблица 8.1).

При зонировании необходимо учитывать, что оценка санитарного состояния древостоев напрямую зависит от периодичности и качества проведения санитарно-оздоровительных мероприятий (СОМ). Поэтому в условиях интенсивного ведения хозяйства при проведении работ по зонированию важную роль играют методы биоиндикации. Нами в качестве основных индикаторов использовались СКС насаждений, текущий отпад, а дополнительного -оценка состояния эпифитных лишайников. При проведении работ по лихено-индикации в условиях действия промвыбросов различной химической природы предлагаем разработанные нами шкалы показателей поселения эпифитных лишайников (таблица 8.2).

Наиболее устойчивыми к промвыбросам различного состава и наиболее распространенными являются из накипных: лепрария серая (Lepraria incana Ach.), из листоватых — гипогимния вздутая (Hypogymnia physodes L.). Показатели их расселения, из-за повсеместного распространения, можно использовать как индикатор степени хронического промышленного воздействия.

Заключение

Лесные БГЦ проявляют высокую чувствительность даже к незначительным изменениям экологической среды. Антропогенное воздействие, наряду с климатом, является наиболее мощным фактором, оказывающим прямое и косвенное влияние на состояние всех компонентов лесных экосистем, приводя к ослаблению, а иногда и распаду древостоев на больших площадях.

В лесных БГЦ, подверженных хроническому воздействию промвыбро-сов различной химической природы происходят значительные изменения всех элементов. Компоненты БГЦ испытывают хронический стресс, что выражается в изменении физиологических функций организмов, увеличении вариации морфологических параметров, снижении устойчивости лесонасаждений, их биологических, рекреационных, средообразующих функций, биоразнообразия. Аэрополлютанты как кислой, так и щелочной природы негативно влияют на компоненты лесных БГЦ: древостой, лихеносинузии, репродуктивную сферу, процесс возобновления эдификаторов.

В результате проведенных исследований нами изучены изменения компонентов хвойных БГЦ, произрастающих в условиях хронического воздействия промвыбросов щелочной и кислой природы. Определены биоиндикаторы, обосновано применение наиболее информативных параметров для определения степени воздействия на БГЦ и зонирования территории. Дана комплексная биоиндикационная оценка реакции БГЦ на воздействие аэро-поллютантов. Изучено воздействие промышленных загрязнений на репродуктивную сферу, состояние подроста и подлеска, определены направления сохранения и возобновления сосновых лесов в зонах с различным уровнем влияния выбросов.

Комплексный анализ влияния загрязнений на элементы БГЦ позволил определить критерии, биоиндикаторы для зонирования территорий по силе влияния, обосновать подходы к организации и ведению мониторинга, рекомендовать режим ведения лесного хозяйства дифференцировано с учетом интенсивности хронического воздействия промышленных аэрополлютантов.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Паничева, Дарья Михайловна, Брянск

1. Абатурова, Г. А. Кариотипы сосны обыкновенной в Европейской части СССР / Г.А. Абатурова. // Науч. основы селекции хвойных древес, пород. — М., 1978.- С. 66-82.

2. Акулов, А.А. Влияние промышленных загрязнений на травяно-кустарничковый покров биогеоценозов лесной зоны Перми / А.А. Акулов, В.М. Яценко // Вестник Пермского университета. — 1985. № 1. - с. 19 — 22.

3. Алексеев, А. С. Особенности седиментации атмосферных загрязнений и их влияние на состояние древостоев ели / А. С. Алексеев, Ю.И. Леп-линский // Экология и защита леса. JI.:JITA. — 1988. - С.72 - 86.

4. Алексеев, А.С. Анализ состояния многовидовых насаждений в зоне промышленного загрязнения / А.С. Алексеев, В.А. Соловьев, Е.В. Тарасов // Лесной журнал. 1989. - № 6. - С. 17 - 20.

5. Андерсон, Ф.К. Реакция лишайников на атмосферное загрязнение / Ф.К. Андерсон, М. Трешоу // Загрязнение воздуха и жизнь растений. — Л.: Наука, 1990.-200 с.

6. Аникеев, Д.Р. Изменения морфоструктур репродуктивной системы сосны обыкновенной в условиях промышленного загрязнения на среднем Урале / Д.Р. Аникеев //Автореф. дисс. . канд. с.-х.н. Екатеринбург, 1996. -24 с.

7. Аникеев, Д.Р. Влияние промышленного загрязнения на репродуктивное состояние насаждений сосны обыкновенной / Д.Р. Аникеев // Леса

8. Башкортостана: современное состояние и перспективы: Материалы научно-практической конференции. Уфа. - 1997. - С. 98 - 100.

9. Аникеев, Д.Р. Дифференциация деревьев сосны обыкновенной по комплексу признаков женской репродуктивной системы-в условиях промышленного загрязнения / Д.Р. Аникеев, Л.Г. Бабушкина//Лесоведение. — 1997. -№5.-С. 43-49.

10. Аникеев, Д.Р. Изучение репродукции сосны обыкновенной при аэротехногенном загрязнении на селекционно-генетической основе / Д.Р. Аникеев //Лесное селекционное семеноводство: опыт и перспективы. — Екатеринбург. 2000. - С. 41 - 44.

11. Аникеев, Д.Р. Сопряженная изменчивость и наследуемость признаков женской генеративной сферы сосны обыкновенной в условиях промышленного загрязнения / Д.Р. Аникеев // Лесоведение. 2000. - № 4. — С. 56 -62.

12. Аникеев, Д.Р. Состояние репродуктивной системы сосны обыкновенной при аэротехногенном загрязнении / Д.Р. Аникеев, Л.Г. Бабушкина, Г.В. Зуева. Екатеринбург.: УГЛА, 2000. - 81 с.

13. Антипов, В.Г. Отношение видов пихты к загрязнению промышленными газами / В.Г, Антипов, Н.А. Болотов // Защитное лесоразведение и лесные культуры. 1977. - № 4. - С. 15 - 21.

14. Аржанова, B.C. Лихеноиндикационные исследования в заповедниках / B.C. Аржанова, И.Ф. Скирина // 3-я Дальневосточная конференция по заповедному делу. Владивосток. - 1997. - С. 16-18.

15. Артамонов, В.И. Растения и чистота природной среды / В.И. Артамонов -М.: Наука, 1986 173 с.

16. Бабушкина, Л.Г. Комплексная оценка состояния лесных биогеоценозов в зоне промышленных загрязнений / Л.Г. Бабушкина // Проблемы лесоведения и лесоводства. М.: МГУЛ. - 1990. - Ч. 2. - С. 566 - 568.

17. Баканов, А.В. Опыт использования лихенофлоры лесных насаждений для экологического зонирования территорий / А.В. Баканов // Лесной журнал. 1998. - № 6. - С. 16 - 20.

18. Барабин, А.И. Влияние промышленных загрязнений на семенную продуктивность сосновых древостоев / А.И. Барабин, А.А. Елисеев // Экологический мониторинг лесных экосистем: Тезисы докладов Всероссийского совещания. Петрозаводск. — 1999. - С. 38.

19. Барахтенова, JI.A. Влияние цементной пыли на состояние сосновых насаждений / JI.A Барахтенова, B.C. Иванов //Экология и защита леса. — 1998.-С. 18-23.

20. Басова, С.В. Лесопатологическое исследование сосны обыкновенной в условиях техногенного загрязнения / С.В. Басова // Проблемы лесоведения и лесоводства. 2001. - № 53. - С. 307 - 309.

21. Баумгертнер, М.В. Лишайники Кузедеевского липового острова как индикаторы экологической ситуации / М.В. Баумгертнер // День Земли — научные и педагогические проблемы.: Докл. междунар. научн. практич. конф. -Бийск. - 1995. - с. 78 - 79.

22. Бериня, Д.Ж. Выпадение выбросов производства строительных материалов и изменение химическиго состава почвы / Д.Ж. Бериня, Л.К. Калвиня, Л.В. Карелина // Загрязнение природной среды кальцийсодержащей пылью. Рига: Зинатне, 1985. - С. 15 — 31.

23. Бессонова, В.П. Влияния загрязнения природной среды на плодоношение древесных растений / В.П. Бессонова, Т.Н. Юсыпива Т.Н. // Лесное хозяйство. 1998. - № 2. - С. 39 - 40.

24. Бобкова, К.С. Состояние лесов в зоне влияния Сыктывкарского лесопромышленного комплекса / К.С. Бобкова, Ю.А. Паутов, Н.А. Терещук //

25. Известия вузов. Лесной журнал. 1997. - № 5. - С. 83 - 88.162

26. Браткявичус, Э.Л. Изменение производительности сосновых древостоев в условиях локального загрязнения окружающей среды / Э.Л. Брат-кавичус, А.П. Тябера // Лесной журнал. 1982. - № 2. - С. 29 - 32.

27. Братющенко, Л.В. Установление границ распространения аэро-промвыбросов на территории Южного Прибайкалья по состоянию хвойных насаждений / Л.В. Братющенко // Конференция молодых ученых и специалистов «Экология 98». - Архангельск. - 1998. - С. 70 - 72.

28. Булохов, А.Д. Травяная растительность юго-западного Нечерноземья России / А.Д. Булохов. — Брянск: БГУ, 2001. — 296 с.

29. Бязров, Л.Г. Биоиндикация качества воздуха в Москве по картированию распространения эпифитных лишайников / Л.Г. Бязров // Экология и промышленность России. — 1998. — с. 27 — 31.

30. Валетова, Е.А. Фертильность пыльцы сосны обыкновенной в условиях различной антропогенной нагрузки / Е.А. Валетова, Г.И.Егоркина // Лесное хозяйство. 2008. - № 5. - С. 41 - 42.

31. Васильева, Н.П. Мониторинг повреждаемости загрязняющими веществами лесных экосистем России / Н.П. Васильева, М.Л. Гитарский, Р.Т. Карабань, И.М. Назаров // Лесоведение. — 2000. № 1. - С. 23 - 31.

32. Влияние загрязнения воздуха на растительность. Причины. Воздействие. Ответные меры / Под ред. X. Г. Десслера: пер. с немец. - М.: Лесная промышленность, 1981. —181 с.

33. Волкова, М.В. Влияние сернистого газа на некоторые физиологические процессы у древесных растений / М.В. Волкова // Охрана лесных экосистем и рациональное использование лесных ресурсов М.: МЛТИ. - 1991. -Ч. 1.-С. 58-59.

34. Ворон, В.П. Влияние цементных выбросов в атмосферу на лесные насаждения / В.П. Ворон // Лесоводство и агролесомелиорация. — Киев: Урожай. 1980. - № 57. - С. 66 - 71.

35. Ворон, В.П. Трансформация лесных экосистем Украины под действием промышленного загрязнения атмосферы / В.П. Ворон, В.В. Лавров,163

36. Т.Ф. Стельмахова // Междунар. научн. конф. «Влияние атмосферного загрязнения и других антропогенных и природных факторов на дестабилизацию состояния лесов центральной и Восточной Европы». — М. 1996. — Т. 1. — С. 21-23.

37. Ворон, В.П. Воздействие загрязнения атмосферы на сосновые леса Восточного Донбасса / Ворон В.П., Стельмахова Т.Ф., Коваль И.М. // Лесоведение. 2000. - № 1. - С. 46 - 50.

38. Ворон, В.П. Диагностика аэротехногенного повреждения лесов / В.П. Ворон // Проблемы лесоведения и лесоводства (Институту леса НАН Беларуси 75 лет). - 2005. - Вып. 63. - С. - 465 - 467.

39. Воронцов, А.И. Новые задачи лесозащиты / А.И. Воронцов, А.С. Исаев // Лесоведение. 1979. - № 6. - С. 3 - 19.

40. Гарибова, Л.В. Водоросли, лишайники и мохообразные СССР / Л.В. Гарибова, Ю.К. Дундин, Т.Ф. Коптяева, В.Р. Филин. -М.: Мысль, 1978. 365 с.

41. Горшков, В.В. Распределение проективного покрытия лишайников в сосновых лесах при разном уровне атмосферного загрязнения / В.В. Горшков // Лесное хозяйство. 1992 - № 10. - С. 14.

42. Гришина, Л.А. Влияние атмосферных загрязнений на свойства почв / Л.А. Гришина, М.И. Макаров, P.M. Окунева. М.: МГУ, 1990. - 203 с.

43. Груммо, Д.Г. Эколого-фитоценотические особенности формиро1вания лесных растительных сообществ в условиях аэротехногенного загрязнения / Д.Г. Груммо, Н.А. Зеленкевич // Актуальные проблемы лесного комплекса. Брянск, 2006. - Вып. 13. — С. 163-168.

44. Демаков, Ю.П. Диагностика устойчивости лесных экосистем (методологические и методические аспекты) / Ю.П. Демаков. Йошкар-Ола: Периодика, 2000. - 416 с.

45. Десслер, X. Г. Влияние загрязнений воздуха на растительность. Причины. Воздействие. Ответные меры: Пер. с нем. / X. - Г. Десслер. — М.: 1981.-186 с.

46. Дьяконов, В.В. Состояние лесов охраняемых территорий Карелии в связи с атмосферным загрязнением / В.В. Дьяконов // Проблемы антропогенной трансформации лесных биогеоценозов Карелии. Петрозаводск. -1996.-С. 6-17, 195.

47. Жидков, А.Н. Эпифитные лишайники и состояние сосновых фи-тоценозов в условиях воздействия- атмосферного загрязнения Дзержинского промкомплекса / А.Н. Жидков // Лесное хозяйство Поволжья. 1995. - № 1. — С. 177-180.

48. Жидков, А.Н. Лихеноиндикация сосняков Нижегородской области / А.Н. Жидков, В.В. Дубровин // Защита растений от вредителей и болезней. Саратов. - 1996. - С. 112 - 116.

49. Жидков, А.Н. Диагностика состояния насаждений хвойных пород / А.Н. Жидков // Лесное хозяйство. 2000. - № 4. - С. 20 - 22.

50. Жидков, А.Н. Нормирование техногенного воздействия на леса / А.Н. Жидков // Лесное хозяйство. 2000. - № 1. - С. 37 - 39.

51. Жидков, А.Н. Особенности накопления техногенных веществ эпифитными лишайниками в лесных экосистемах / А.Н. Жидков // Лесное хозяйство. 2003. - № 4. - С. 31 - 34.

52. Закутнова, В.И. Лишайники как индикаторы загрязнения воздуха / В.И. Закутнова // Доклады итоговой научной конференции. Астрахань, 20 -21 апреля, 1994. Астрахань. - 1996. - № 2. - С. 54 - 55.

53. Иванов, А.П. Влияние техногенного загрязнения на леса пригородной зоны города Коряжмы / Иванов А.П. // Конференция молодых ученых и специалистов «Экология 98». — Архангельск. — 1998. - С. 77 - 78.

54. Илькун, Г.М. Загрязнители атмосферы и растения / Г.М. Илькун. -Киев.: Наук. Думна, 1987. -58 с.

55. Инструкция по экспедиционному лесопатологическому обследованию лесов СССР. М., 1983. - 112 с.

56. Исаев, А.С. Биологическое разнообразие лесов России предложения к программе действий / А.С. Исаев, JI.M. Носова, Ю.Г. Пузаченко // Лесоведение. - 1997. - № 2. - С. 3 - 13.

57. Калашник, Н.А. Аномалии пыльцы хвойных видов деревьев при промышленном загрязнении на Южном Урале / Н.А. Калашник, С.М. Ясо-виева, Л.П. Преснухина // Лесоведение. 2008. - № 2. - С. 33 - 40.

58. Карасева, М.А. Влияние атмосферного загрязнения на семеноше-ние лиственницы сибирской / М.А. Карасева // Жизнь популяций в гетерогенной среде: Материалы 2-го Всеросс. популяц. семинара. Йошкар-Ола. — 1998.-Ч. 2.-С. 160-161.

59. Коновалов, В.Н. Состояние ассимиляционного аппарата сосны обыкновенной в условиях аэрального загрязнения / В.Н. Коновалов, С.Н. Тарханов, Е.Г. Костина // Лесоведение. 2001. - № 6. - С. 43 - 46.

60. Коробова, H.JI. Биоиндикация загрязнения атмосферы урбоси-стем с помощью высших растений / H.JI. Коробова // Лесное хозяйство. — 2008.-№5.-С. 25-26.

61. Коровин, Н.В. Негативное влияние техногенного атмосферного загрязнения на сосновые насаждения и пути его снижения (на примере Гомельского промышленного района) / Н.В. Коровин, В.В. Степанчик, Л.В. Хо-лодилова. Брянск, 2003. - 143 с.

62. Кругов, В.И. Влияние газопылевых выбросов АО «Карельский окатыш» на фитосанитарное состояние сосновых лесов / В.И. Крутов // Проблемы лесной фитопатологии и микологии. — М. 1997. — С. 41 — 43.

63. Кулагин, Ю.З. Древесные растения и промышленная среда / Ю.З. Кулагин. -М.: Наука, 1974. 125 с.

64. Курнаев, С.Ф. Дробное лесорастительное районирование* Нечерноземного центра / С.Ф. Курнаев. -М.: Наука, 1982. 118с.

65. Лайранд, Н.И. Некоторые аспекты воздействия цементной пыли на древесные растения / Н.И. Лайранд // Охрана окружающей среды от загрязнения промышленными выбросами в ИБП. Л., 1978. - С. 210-215. •

66. Лакин, Г.Ф. Биометрия / Г.Ф. Лакин. М.: Высшая школа, 1990.352 с.

67. Ландшафтная карта Брянской области Карты.: [физическая карта] / сост. и подгот. к изд. географ, фак-т МГУ в 1966; автор А.К. Пастернак; ред. В.К. Жучкова. 1 : 300000. -М.: МГУ, 1966.

68. Леман, А.В. Влияние выбросов цементного производства на пространственную структуру сосновых древостоев / А.В. Леман // Лес, наука, молодежь Гомель: ИЛ НАН. - 1999. - Т. 1. - С. 203 - 205.

69. Лесной кодекс РФ. М.: Юрайт-Издат, 2007. - 62 с.

70. Луганский, Н.А. Влияние атмосферных промышленных загрязнений на семеношение и количество семян-сосны / Н.А. Луганский, В.А. Калинин // Лесной журнал. 1990. - № 1. - С. 7 - 10.

71. Мавршцев, В.В. Лихеноиндикация состояния лесных экосистем при антропогенных нарушениях /В.В. Мавршцев, Е.Н. Кудаш // Лес, наука, молодежь: Матер, междунар. научн. конф. Гомель. - 1999.- Т. 2 - С. 86 - 88.

72. Магомедова, М.А. Лишайники как компонент северных экосистем и объект мониторинга / М.А. Магомедова // Проблемы экологического мониторинга и моделирование экосистем. 1996. - № 16. - С. 105 - 124.

73. Майсеенок, А.П. Лесовосстановление в техногенной среде / А.П. Майсеенок // Проблемы лесоведения и лесоводства: Сб. научных трудов ИЛ НАН Беларуси. Гомель. - 2001. - № 53. - С. 257 - 259.

74. Мамаев, С.А. Формы внутривидовой изменчивости древесных растений / С.А. Мамаев. -М.: Наука, 1972. -281 с.

75. Мартин, Ю.Л. Лихеноиндикация метод оценки загрязнения / Ю.Л. Мартин // Влияние промышленных загрязнений на лесные экосистемы и мероприятия по повышению их устойчивости. — Каунас: Гирионис, 1984. — С. 26-27.

76. Маргынюк, А.А. Влияние промышленных выбросов на рост и производительность сосновых древостоев / А.А. Мартынюк, Н.И. Данилов // Лесное хозяйство. 1989. - № 4. - с. 17-19.

77. Менщиков, С.Л. Особенности строения сосняков в окрестностях Нижнего Тагила / С.Л. Менщиков, Г.В. Андреев, В.Э. Власенко // Актуальные проблемы лесного комплекса. Брянск. - 2001. - С. 44 - 45.

78. Методические указания по экспедиционному лесопатологиче-скому обследованию лесов СССР. Брянск, 1986. - 155 с.

79. Миронов, О.А. Влияние диоксида азота на лесные посадки городов Южного Урала / О.А. Миронов, Н.Л. Коробова // Лесное хозяйство. — 2004.-№4.-С. 27-28.

80. Михайлова, И.Н. Эпифитные лихеносинузии в условиях химического загрязнения: зависимость доза эффект / И.Н. Михайлова, Е.Л. Воро-бейчик // Экология. - 1995. - № 6. - С. 455 - 460.

81. Михайлова, Т.А. Влияние промышленных выбросов на леса Байкальской природной территории / Т.А. Михайлова // География и природные ресурсы. 2003. - № 1. - С. 51 - 59.

82. Михайлова, Т.А. Оценка состояния лесов на территории проектируемого размещения крупного алюминиевого производства/ Т.А. Михайлова, Н.С. Бережная, О.В. Игнатьева // Лесное хозяйство. 2004. - № 4. — С. 29 — 30.

83. Михайлова, Т.А. Воздействие фторсодержащих соединений на состояние хвойных лесов Предбайкайлья / Т.А. Михайлова, Н.С. Бережная, Л.В. Афанасьева, О.В. Игнатьева, О.В. Шергина // Лесоведение. 2005. — № 2. -С. 38-45.

84. Михеев, А.В. Морфогенез сосны обыкновенной в зоне загрязнения пылью силикатного производства / А.В. Михеев // Научн. конф. Йошкар-Ола. - 1996. - № 2. - Ч. 2. - С. 138 - 139.

85. Мозолевская, Е.Г. Методы лесопатологического обследования очагов стволовых вредителей и болезней леса / Е.Г. Мозолевская, 0;А. Катаев, Э.С. Соколова. М.: Лесная промышленность, 1984. - 152 с.

86. Научно-прикладной справочник по климату СССР. Серия 3. Многолетние данные. Части 1-6. Выпуск 28. Калужская, Тульская, Тамбовская, Брянская; Липецкая, Орловская, Курская, Воронежская; Белгородская; области. Ленинград: Гидрометиоиздат. - 1990. - 366 с.

87. Неверова, О.А. К вопросу об устойчивости сосны обыкновенной в условиях урбанизированной среды / О.А. Неверова, НИ. Колмогорова // Антропогенное воздействие на лесные экосистемы: Материалы междунар. конф:-Барнаул. 2002. - С. 62 - 64.

88. Некрасова, Т.П. Пыльца и пыльцевой режим хвойных Сибири / Т.П. Некрасова. Новосибирск.: Наука. - 1983. —168 с.

89. Никитин, К.Е. Методы и техника обработки лесоводственной информации / К.Е. Никитин, А.З. Швиденко. — М.: Лесная промышленность, 1978.-270 с.

90. Николаевский, B.C. Механизмы окислительных процессов у растений под влиянием сернистого газа и перманганата калия / В:С. Николаевский, Л.М. Белокрылова// Газоустойчивость растений. Новосибирск: Наука, 1980.-С. 5-17.

91. Николаевский, B.C. Влияние антропогенных нагрузок на видовоеразнообразие и состояние лихенофлоры в лесах Подмосковья / B.C. Никола171евский, Т.В. Николаевская // Биологическое-разнообразие лесных экосистем. -М.: МЛТИ, 1995.-С. 287-291.

92. Общесоюзные нормативы для таксации лесов / В.В. Загреев, В.И. Сухих, А.З. Швиденко, Н.Н. Гусев, А.Г. Мошкалев. -М.: Колос, 1992. 495 с.

93. Осколков, В.А. Качество пыльцы сосны обыкновенной в древо-стоях Приангарья при разном уровне загрязнения / В.А. Осколков // Лесоведение. 1999. -№2.-С. 16-21.

94. Паничева Д.М. Модификация естественного возобновления сосновых насаждений выбросами цементного производства / Д.М. Паничева // Леса Евразии Русский север: Материалы VII Международной конференции молодых ученых. - М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2007. - С. 42 - 43.

95. Паничева Д.М. Состояние эпифитной растительности при загрязнении лесов поллютантами цементного производства / Д.М. Паничева//Проблемы лесоведения и лесоводства: Сб. научных трудов ИЛ НАН Беларуси. 2007. - Вып. 67. - С. 596 - 600.

96. Подзоров, Н.В. Влияние задымления воздуха на качество семян сосны обыкновенной / Н.В. Подзоров // Лесное хозяйство. 1965. - № 7. — С. 47-49.

97. Попов, А.И. Влияние техногенного загрязнения на древесную растительность / А.И. Попов, В.И. Шейкин // Тезисы докладов Открытой регион. конф. «Экологические и генетические аспекты флоры и фауны Центральной России». Белгород. - 1996. - С. 16-17.

98. Правдин, Л.Ф. Сосна обыкновенная / Л.Ф. Правдин. М.: Наука, 1964. -190 с.

99. Правила санитарной безопасности. М., 2007. - 15 с.

100. Природа и природные ресурсы Брянской области / под ред. Л.М. Ахромеева. Брянск: Издательство БГПУ, 2001. - 216 с.

101. Приседский, Ю.Г. Влияние загрязнения воздуха фтористым водородом на содержание пигментов в листьях древесных растений / Ю.Г. Приседский // Лесной журнал. 1985. - № 1. - С. 35-38.

102. Прожерина, Н.А. Реакция сосны обыкновенной на атмосферное загрязнение в районе Архангельской агломерации / Н.А. Прожерина, Е.Г. Валкама // Лесоведение. 2008. - № 2. - 27 - 32.

103. Пятницкий, С.С. Практикум по лесной селекции / С.С. Пятницкий. — М.: Сельхозиздат, 1961.-271 с.

104. Рожков, А.А. Устойчивость лесов / А.А. Рожков, В.Т. Козак. — М.: Агропромиздат, 1989. 240 с.

105. Рожков, А.С. Действие фторсодержащих эмиссий на хвойные деревья / А.С. Рожков, Т.А. Михайлова. — Новосибирск: Наука, 1989. — 159 с.

106. Романовский, М.Г. Гаметофитная сохранность семяпочек сосны обыкновенной / М.Г. Романовский // Генетика. 1989. - Т. 25. - № 1. — с. 99 — 107.

107. Романовский, М.Г. Динамика роста и гибели семяпочек сосны обыкновенной / М.Г. .Романовский, С.М. Рябоконь, JI.B. Хромова / Лесоведение. -1991. № 4. - С. 80 - 88.

108. Рунова, Е.М. Влияние техногенного загрязнения на состояние хвойных древостоев / Рунова Е.М. // Труды Братского государственного индустриального института: Матер, научн-технич. конф. — Братск. — 1999. — Т. 2.-С. 3-7.

109. Рунова, Е.М. Влияние промышленных выбросов на прирост хвойных насаждений / Е.М. Рунова, С.А. Чжан, О.А. Пузанова // Актуальные проблемы лесного комплекса. Брянск. - 2006. - № 10. - С. 129 - 131.

110. Рязанцева, Л.А. Функциональные нарушения насаждений сосныобыкновенной под воздействием техногенных выбросов предприятий Воро174нежа / JI.А. Рязанцева, С.В. Басова, В.И. Спесивцева, А.И. Федченко // Лесоведение. 1999. - № 2. - С. 22 - 27.

111. Сараев, В.Г. Содержание фтора в сосняке в зоне воздействия алюминиевого завода / В.Г. Сараев, О.В. Евстропьева // География и природные ресурсы. 2000. - № 3. - С. 39 - 44.

112. Сборник нормативных правовых актов в области использования, охраны, защиты лесного фонда и воспроизводства лесов. М.: ВНИЛМ, 2002. -640 с.

113. Семериков, Л.Ф. Популяционная структура древесных растений / Л.Ф. Семериков. -М.: Наука, 1986. 144 с.

114. Сергейчик, С.А. Эколого-физиологическая диагностика хвойных лесов Беларуси в техногенной сфере / С.А. Сергейчик, А.А. Сергейчик // Проблемы лесоведения и лесоводства: Сб. научн. тр. ИЛ НАН Беларуси. — Гомель. 2005. - № 63. - С. 503 - 505.

115. Сидорович, Е.А. Экологический мониторинг ландшафтов Бела-русии / Е.А. Сидорович, А.И. Алехно, Е.Г. Бусько. — Мн.: Наука и техника, 1988.-206 с.

116. Слепнян, Э.И. Техногенная фитопатология / Э.И. Слепнян // Биологические методы оценки природной среды. М.: Наука, 1978. - С. 208 -232.

117. Смит, У.Х. Лес и атмосфера: Взаимодействие между лесными экосистемами и примесями атмосферного воздуха / У.Х. Смит. М.: Прогресс, 1985.-429 с.

118. Соколов, Г.И. Усыхание лесов около г. Сатки Челябинской области от промышленного воздействия АО «Магнезит» / Г.И. Соколов //175

119. Влияние атмосферных загрязнений и других антропогенных и природных факторов на дестабилизацию лесов Центральной и Восточной Европы. — М.: МГУЛ. 1996. - Т. 2. - С. 35 - 37.

120. Соловьев, В.А. Влияние загрязнения атмосферы на лесные экосистемы: лекции для студентов / В.А. Соловьев, А.С. Алексеев, Ю.И. Лепнин-ский, Н.И. Лайранд. Л.: ЛТА, 1989. - 44 с.

121. Степанчик, В.В. Анализ показателей устойчивости культур сосны к воздействию техногенного загрязнения /В.В. Степанчик, А.И. Василенко // Проблемы лесоведения и лесоводства: Сб. научных трудов ИЛ НАН Беларуси. -Гомель. 1996. - № 44. - С. 96 - 103.

122. Степанчик, В.В. Санитарное состояние культур сосны в условиях атмосферного загрязнения / Степанчик В.В. // Лесное хозяйство. — 1998. №1. ' -С. 28-29.

123. Степанчик, В.В. Проблемы устойчивости сосновых насаждений различного происхождения в условиях техногенного загрязнения / В.В. Степанчик // Проблемы лесоведения и лесоводства: Сб. научн. тр. ИЛ НАН Беларуси. Гомель. - 2005. - № 64. - С. 290 - 300.

124. Тавнин, С.А. Оценка состояния сосновых молодняков в зоне атмосферных загрязнений Ревдинско-Первоуральского промышленного узла / С.А. Тавнин, В.А. Калинин, В.А. Свешников, Е.И. Бойкова // Лесной журнал. -1996.-№4-5.-С. 58-67.

125. Тарбаева, В.М. Влияние аэротехногенного загрязнения на развитие семяпочек сосны обыкновенной на ранних стадиях / В.М. Тарбаева // Известия вузов. Лесной журнал. 1997. - № 5. - С. 103 - 107.

126. Тарханов, С.Н. Хвойные насаждения в условиях атмосферногозагрязнения / С.Н. Тарханов // Лесное хозяйство. 2004. - № 3. - С. 18-20.176

127. Тихонов, А.С. Брянский лесной массив / А.С.Тихонов. — Брянск: Читай город, 2001 .-312с.

128. Тихонов, А.С. Лесоведение / А.С. Тихонов; Н.М. Набатов. М.: Экология, 1995.-318 с.

129. Трасс, Х.Х. Классы политолерантности лишайников и экологический мониторинг. Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем/ Х.Х. Трасс. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. - с. 144 - 159.

130. Третьякова, И.Н. Форма кроны и генеративные органы хвойных, как биоиндикаторы экологического стресса / И.Н. Третьякова, Е.В. Бажина, Н.Е. Носкова // Матер, междун. научн. конф. «Биологические ресурсы и устойчивое развитие». М. - 2001. - С. 223 - 224.

131. Третьякова, И.Н. Пыльца сосны обыкновенной в условиях экологического стресса / И.Н. Третьякова, Н.Е. Носкова // Экология. 2004. - № 1. -С. 26-33.

132. Тужилкина, В.В. Влияние техногенного загрязнения на фотосинтетический аппарат сосны / В.В. Тужилкина, Н.В. Ладонова, С.Н. Плюснина // Экология. 1998. - № 2. - С. 89-93.

133. Усанова, Е.Н. Особенности прироста по периметру ствола насаждений сосны, произрастающих в условиях техногенного пресса / Е.Н. Усанова //Проблемы лесоведения и лесоводства. 1998. - № 49. — С. 237 - 242.

134. Федорков, A.JI. Изменение в мужской генеративной сфере сосны при аэротехногенном загрязнении / A.JI. Федорков // Эколого географические проблемы сохранения и восстановления лесов Севера. - Архангельск, 1991.-С. 296-301.

135. Федорков, A.JI. Адаптация хвойных к стрессовым, условиям Крайнего Севера/ A.JI. Федорков. Екатеринбург: УрО РАН, 1999. - 97 с.

136. Федорков, A.JI. Изменчивость признаков анатомического строения хвои сосны и ее устойчивость к техногенному и климатическому стрессу / A.JI. Федорков // Экология. 2002. - № 1. - С. 70 - 72.

137. Хальбваш, Г. Реакции организмов высших растений на загрязнение атмосферы двуокисью серы и фторидами / Г. Хальбваш // Загрязнение воздуха и жизнь растений. JL: Гидрометеоиздат, 1988. - С. 206 - 354.

138. Хан, JI.B. Морфологические изменения хвои сосны обыкновенной в условиях городской среды / JI.B. Хан // Актуальные проблемы лесного комплекса. Брянск. - 2000. - С. 91 - 92.

139. Харук, В.И. Техногенное повреждение притундровых лесов Норильской долины / В.И. Харук, К. Винтербергер, Г.М. Цибульский, А.П. Яхимович, С.Н. Мороз // Экология. 1996. - № 6. - С. 424 - 429.

140. Хромова, JI.B. Эмбриологические процессы при ксеногамии и межвидовых скрещиваниях у некоторых видов сосны из подрода Diploxylon Koahne / JI.B. Хромова // Автореф.дис.канд.биол.наук. Воронеж: ВЛТИ, 1986.-21 с.

141. Хромова, Л.В. Режим опыления и выживаемость семяпочек сосны в условиях промышленного загрязнения воздуха цементной пылью /

142. ХромоваЛ.В., РомановскийМ.Г. //Лесоведение. -2002. № 3. - С. 3-11.178

143. Хуттунен, С. Зависимость заболеваемости и других стресс — факторов от загрязнения атмосферы / С. Хуттуген // Загрязнение воздуха и жизнь растений. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. - С. 357 - 390.

144. Цветков, В.Ф. Рост сосновых древостоев в условиях аэротехногенного загрязнения на Кольском полуострове / В.Ф. Цветков // Лесное хозяйство. -1991. № 5. - С. 20 - 22.

145. Цветков, В.Ф. Деградация коренных еловых насаждений в зоне аэротехногенного загрязнения на Кольском полуострове / В.Ф. Цветков // Вклад ученых и специалистов в национальную экономику. Матер, научн.-технич. конф. Брянск. - 1998. - Т. 1 - С. 75 - 78.

146. Чертов, О.Г. Изменения лесных почв под воздействием кислых осадков / О.Г. Чертов, Т.П. Меньшикова // Изв. АН СССР Сер.иолог. 1983. -№6.-С. 906-913.

147. Чертов, О.Г. Изменения лесных почв под действием SO2 и других компонентов / О.Г. Чертов // Лесные экосистемы и атмосферное загрязнение. -Л.: Наука, 1990.-200 с.

148. Чжан, С.А. Лесоводственно-экологическая оценка состояния сосняков в зоне влияния промышленных эмиссий г. Братска: Автореф. дисс. канд. с/х наук / Чжан С.А. Красноярск.: СГТУ, 1999. - 20 с.

149. Шафикова, Л.М. Характеристика кариотипа сосны при промышленном загрязнении / Л.М. Шафикова, Н.А. Калашник // Лесоведение. 2000. — № 2. — С. 30-36.

150. Шелухо В.П. Ослабление сосновых насаждений выбросами цементного производства / В.П. Шелухо // Известия вузов. Лесной журнал. — 1997. № 1 - 2. - С. 115-118.

151. Шелухо, В.П. Биоиндикация хронического промышленного воздействия щелочного типа на компоненты хвойных лесонасаждений / В.П. Шелухо. Брянск, 2001. - 205 с.

152. Шелухо, В.П. Зонирование хвойных лесов при хроническом воздействии выбросов цементного производства / В.П. Шелухо // Известия вузов Лесной журнал. 2002.-№ 2. - С.З Г - 35.

153. Шелухо, В;П. Динамика состояния хвойных древостоев в районе влияния выбросов щелочной промышленной пыли / В.П. Шелухо // Лесное хозяйство.-2004. -№4.-С. 32-33.

154. Щекалев, Р.В. Влияние техногенных выбросов на состояние лесных экосистем Северо-Двинского региона / Р.В. Щекалев, С.Н. Тарханов, Н.А. Прожерина// 5 Всерос. попул. семинар «Популяция, сообщество, эволюция»; Казань. - 2001. -Ч. 1.-С. 236-238.

155. Щербина, Л.А. Тенденции аномального роста на фоне острого антропогенного воздействия / Л.А. Щербина // Леса Евразии в XXI веке: Восток- Запад: Матер. 2 междунар. конф. молодых ученых. М. - 2002. - С. 130 -132.

156. Ямбург, С.Е. Оценка и прогноз площадей повреждения древосто-ев фитотоксичньши аэропромвыбросами / С.Е. Ямбург, Л.В. Салиев, A.M. Алферов, Г.В. Миронова, З.В. Сысуева // Лесохозяйственная информация. — 1999:- № 7-8;-С. 31-44.

157. Ярмишко, В.Т. Динамика состояния сосновых лесов в условиях аэротехногенных загрязнений / В.Т. Ярмишко //Лесное хозяйство. —1992: № 10.-С.6-7.

158. Benoit, L.F. The influence of zone on Pinus strobes L. Pollen germination / L.F. Benoit, J. Scelly, L.D. Moora // Can. J. Forest Res. 1983. - V. 13. -№1.-P. 184-187.

159. Houston, D.B. Effect of ambient air pollution on cone seed pollen characteristics in eastern white and red pines / D.B. Houston, L.S. Dochinger // Environment Pollut: 1977. - V. 12. - P. 1 - 5.

160. Kontisova, О. Ovplyvnenie lensnych ekosystemov Malych Karpat po-lutantami z cement ame rohoznik / Kontrsova O., Kontris S., Kukla J. // Acta fac. ecol., Zvolen. 1996. - 1997. - 4. -P. 123 - 133.

161. Massaaki, Chiwa. Atmospheric deposition and its effects on coniferous forests / Chiwa Massaaki // Hiroshima daigaku seibutsu seisangakubu kiyo // J. Fac. Appl. Biol. Sci. Hiroshima Univ. 2002. - 41. - P. 39 - 40.

162. Malzahn, E. Ocena zagrozen i zanieczyszenia strodowiska lesnego Puszczy BiaHowieskie / Malzahn Elzbieta// Pr. Inst. bad. les. A. 1999. - № 885. -P. 1-154.

163. Palowski, B. Seed yield from polluted stands of Pinus sylvestris L.// Palowski Bernard // New Forests. 2000. - 20, № 1. - P. 15 -22.

164. Reuter, F. Fluor and Waldokosystem / Reuter Friedrich, Kohl Heidi, Wienhaus Otto // AFZ/Wald. 1997. - 52, № 16. - P. 875-878.

165. Sarvas, R. Investigation on the flowering and seed crop of Pinus silve-stris / R. Sarvas // Com. Inst. Forest Fenn. 1962. - V. 53. - №4. - 198 p.

166. Tesche, M. Stress and decline in air-polluted forest ecosystems of some countries situated in the eastern parts of Central Europe / Tesche M., Wienhaus O., Godzik St. Materna J. // 15th Int. Bot. Congr. Yokogama. Yokogama, 1993.-P. 59-61.

Информация о работе

Паничева, Дарья Михайловна
кандидата сельскохозяйственных наук
Брянск, 2009
ВАК 06.03.03

Диссертация

Состояние хвойных насаждений зоны широколиственных лесов и репродукция сосны обыкновенной в условиях промышленного загрязнения - тема диссертации по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно

Автореферат

Состояние хвойных насаждений зоны широколиственных лесов и репродукция сосны обыкновенной в условиях промышленного загрязнения - тема автореферата по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно автореферат диссертации

Похожие работы