Geum.ru

Сосновые экосистемы в условиях аэротехногенного загрязнения, их сохранение и реабилитация 06. 03. 03 Лесоведение и лесоводство, лесные пожары и борьба с ними

Вид материалаДиссертация
1. Состояние вопроса. научно-методические основы исследований и объекты экспериментальных работ
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

1. Состояние вопроса. научно-методические основы исследований и объекты экспериментальных работ


Многочисленные работы по изучению воздействия загрязнителей на лесные экосистемы и ландшафты, включая накопление, миграцию и трансформацию токсикантов различными компонентами экосистем, изменение лесорастительных условий, видового состава, строения, роста, продуктивности и состояния лесных сообществ под влиянием загрязнения [Глазовская, 1964, 1988; Дончева, 1978; Добровольский, 1978; Кулагин, 1980; Алексеев, Дочинжер, 1981; Смит, 1985; Влияние промышленного.., 1990; Лукина, Никонов, 1991, 1993,1998; Соколова, Дронова, 1993; Ворон, Стельмахова, Коваль, 2000; Цветков, Цветков, 2003 и др.] позволили сформировать научные подходы к оценке динамики состояния лесов при аэротехногенном загрязнении, их естественного восстановительного потенциала, прогнозу возможной смены пород и последствий техногенной деградации лесных сообществ.

При изучении разносторонних эффектов влияния загрязняющих веществ техногенного происхождения на растительные организмы и сообщества были установлены механизмы их воздействия на растения, разработаны многие аспекты теории газоустойчивости растений и научно обоснованные ассортименты древесных и кустарниковых пород, устойчивых к фитотоксикантам [Красинский, 1950; Негруцкая, 1970; Илькун, 1971, 1978; Кулагин, 1974, 1980; Тарабрин, 1974; Добровольский, 1978; Николаевский, 1979; Антипов, 1979; Ботпанаева, 1981; Барахтенова, 1988; Рожков, Михайлова, 1989; Гетко, 1989; Бабушкина и др., 1993; Кравкина, 1993; Тарбаева, Ладанова, 1994; Сергейчик, 2001; Чернышенко, 2001; Kozlovski, Constantinidou, 1986 и др.].

Создана теоретическая база практических рекомендации по биодиагностике уровней загрязнения среды, оценки состояния лесных экосистем в условиях техногенеза, комплексного мониторинга лесов и картирования загрязненных территорий [Дончева, 1978; Гудериан, 1979; Григорьева, Новикова, 1980; Кулагин, 1980; Алексеев, 1982, 1989; Протопопов и др., 1990; Горшков, 1991; Цветков, 1991; Черненькова, 1992; Бязров, 1993, 1994; Ковалев, 1994; Мозолевская, 1995; Жидков, 1995; Николаевский, Николаевская, 1995; Николаевский, 1998; Голубева, 1999; Knabe, 1981; Manual.., 1987 и др.]. Значительная часть работ выполнена в сосновых экосистемах.

Несмотря на существенную научную проработку проблемы взаимодействия лесных экосистем и атмосферных загрязнителей, остались не до конца выясненными закономерности пространственного распределения выбрасываемых химических компонентов в различных элементах лесных экосистем, вопросы оценки степени загрязнения лесов многокомпонентными выбросами и связи состояния насаждений с уровнем содержания техногенных веществ. В условиях промышленного воздействия требуют унификации технология определения состояния лесов, критерии и индикаторы диагностики жизнестойкости деревьев и древостоев, система комплексного мониторинга лесов, включающая не только наблюдения за биологической составляющей, но и факторами техногенного воздействия.

В целях снижения ущерба лесам от промышленного загрязнения были разработаны методологические основы и технологии нормирования фитотоксичных веществ, нормативы их допустимого воздействия на лесные растения и экосистемы [Николаевский, 1979, 1993; Серебрякова, 1980; Обухов, 1992; Воробейчик, Садыков, Фарафонов, 1994; Алексеев, 1994; Михайлова, 1997; Prinz, Brandt, 1982; Resolution.., 1979; Air..., 1985; Sverdrup e.a., 1992 и др.]. Для отдельных лесных территорий предложены практические рекомендации по повышению устойчивости поврежденных выбросами насаждений [Влияние промышленного…, 1981; Капралов, 1981; Тарасенко, 1991; Петров, 1993; Коженков, 1993; Кирейчева, Глазунова, 1995; Коровин и др., 2003; Keller, Matyssek, 1990; Podrazsky,1995 и др.]. Вместе с тем, комплексной системы мероприятий по сохранению лесов, повышению их устойчивости и реабилитации в условиях аэротехногенного воздействия до настоящего времени не создано.

Основная часть диссертационных исследований проведена в Нижегородской обл. на Дзержинском экологическом стационаре ВНИИЛМ (Дзержинский, Балахнинский и Затонский лесхозы) в сосняках брусничных и зеленомошно-лишайниковых разных возрастных групп. Основное влияние на состояние лесных насаждений Дзержинского и части Балахнинского лесхозов оказывают предприятия химической промышленности с объемом выбросов 60-150 тыс. т/год. В Московской обл. в качестве объектов исследований служили сосняки зеленомошно-лишайниковые, сложные и разнотравные, произрастающие на территории Виноградовского, Куровского и Егорьевского лесхозов, которые подвержены воздействию выбросов предприятий химической и строительной промышленности (около 40 тыс. т/год) при доминировании в составе твердых компонентов и диоксида серы. Изучаемые насаждения в районе г. Братска Иркутской области (молодняки, спелые, перестойные сосняки и производные насаждения в разнотравных типах леса) подвергались выбросам предприятий по производству алюминия и лесопромышленного комплекса (твердые и газообразные фтористые соединения, диоксид серы, оксиды азота и сероводород) с годовым объемом более 200 тыс. т.

Методика работ предусматривала комплекс полевых и лабораторных методов биогеоценологических и лесоводственно – таксационных [Сукачев, Зонн, 1961; Молчанов, Смирнов, 1966; Воронков, 1973; Абатуров, Матвеева, 1974; Семечкина, 1978; Лиепа, 1980; Уткин, 1982 и др.], почвенно-экологических [Аринушкина, 1970; Сердюкова, Ромашкевич, 1983 и др.], физиолого- биохимических [Годнев, 1968; Большой практикум…, 1978; Николаевский, 1979 и др.] и аэро- гидрохимических [Дроздова и др.,1964; Новиков и др., 1990 и др.] исследований.

Обработка полученных данных проводилась методами дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализов [Свалов, 1977; Никитин, Швиденко, 1978 и др.] с использованием современных компьютерных средств.

Для обоснования результатов исследований и выводов в диссертации использованы данные обследования состояния лесов на площади около 100 тыс. га, 117 постоянных и временных пробных площадей, на которых были установлены таксационные параметры и состояние у 20 тыс. деревьев, изучен ход роста 150 и надземная фитомасса 110 модельных деревьев, проведено около 50 тыс. измерений длины хвои и побегов и 2500 кернов древесины, определений влажности 15 тыс. почвенных и растительных образцов. Закономерности взаимодействия загрязнителей и лесных экосистем установлены на основе изучения химического состава 2300 образцов воздуха, снега, почв, лесной подстилки, хвои, дождевых и лизиметрических вод, в которых выполнено около 20 тыс. определений содержания токсических веществ, элементов минерального питания и физиологических показателей. В целях изучения влияния кислотности осадков и тяжелых металлов на сосну обыкновенную проведено около 70 вариантов долговременных лабораторных и полевых экспериментов.