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
4. Динамика состояния сосновых фитоценозов, подверженных воздействию промышленных выбросов
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

4. Динамика состояния сосновых фитоценозов, подверженных воздействию промышленных выбросов


Пространственные характеристики поражения лесов определяются местоположением источников выбросов, химическим составом эмиссий и режимом их воздействия, природными особенностями территории (прежде всего, преобладающими ветрами и рельефом). Вокруг источников промышленного загрязнения предложено выделять 1) территории с повышенным содержанием химических веществ в компонентах лесных экосистем, но без видимых признаков ослабления древостоев и 2)территории с видимым поражением лесов – очаги поражения. Для характеристики степени повреждения лесов выбросами разработан комплекс признаков (химический и агрегатный состав эмиссий, площадь и интенсивность повреждения насаждений, их породный состав и др.), который позволяет классифицировать очаги поражения и в целом характеризовать состояние лесной растительности вокруг промышленных предприятий (табл.3).

Таблица 3

Классификационные признаки очагов поражения лесов выбросами промышленных предприятий

Классификационные признаки
Характеристика признаков

Площадь очагов,
в тыс. га
Очень мелкие – менее 1; мелкие – 1-10; средние – 10-50; крупные – 50-100; очень крупные – более 100

Стадия развития
очага
Начальная; развивающаяся (прогрессирующая); стабилизировавшаяся; сокращающаяся

Преобладающие
насаждения
Хвойные (ель, сосна и др.); лиственные; смешанные (сосново- мягколиственные, елово- мягколиственные и т.п.)

Тип поражения
Острое; хроническое

Степень поражения

Слабая; средняя; сильная

Характеристика
выбросов
Агрегатное состояние: газообразные, аэрозольные, пылевые и т.п.;

Химический состав: фтористые, фтористо- сернистые, пыле-сернистые, сероорганические и т.п.


Различия динамики состояния сосновых фитоценозов на воздействие промышленных выбросов рассмотрены нами на примере насаждений Дзержинского стационара (хроническое воздействие) и Братского промышленного района (острое воздействие).

На основе выполненных натурных обследований лесных насаждений установлена зависимость состояния древостоев сосны (ИС) от расстояния к источнику выбросов (L) в очагах поражения, которая для условий Дзержинского стационара выражается уравнениями ИС= 3,06 – 0,46 ln L (молодняки) и ИС= 2,77 – 0,44 ln L (приспевающие, спелые) при r = 0,85 – 0,86. Хроническое техногенное воздействие не приводит к перестройке структуры и существенному изменению видового состава коренных лесов; нарушению (изменение состояния, роста, видового состава и др.) подвергаются преимущественно компоненты отдельных ярусов насаждений.

При остром воздействии, в сочетании с интенсивным пирогенным фактором, происходит смена коренных сосновых сообществ через стадии производных смешанных насаждений и сосновых редин с формирующимся смешанным хвойно- лиственным ярусом, более устойчивыми кустарниковыми ценозами или техногенной пустошью.

Динамика фитоценозов в очагах поражения выбросами имеет следующие общие закономерности: зависимость состояния насаждений от характера загрязнения среды, инерционность отклика на воздействие токсикантов, перестройка структуры и состава нижних ярусов фитоценоза (подроста и подлеска, травяного и напочвенного покрова) по мере деградации эдификатора сообщества- древостоя.

Состояние сосновых лесов при хроническом воздействии, особенно на начальных стадиях их ослабления, коррелирует [r= - 0,71 – (- 0,73)] с проективным покрытием стволов деревьев эпифитной лихенофлорой. В молодняках проективное покрытие стволов лишайниками снижается с 7,6 % до полного отсутствия, в спелых сосняках – с 24,4 % до 0-3 %. Для оценки состояния эпифитной лихенофлоры предложено использовать индексы относительного обилия видов и относительного проективного покрытия стволов деревьев эпифитными лишайниками [Жидков, Мартынюк, 1994]. С учетом реакции эпифитных лишайников на техногенное воздействие разработана шкала оценки состояния сосняков, позволяющая уточнить характеристику здоровых насаждений. В категории ослабленных насаждений с помощью реакции эпифитной лихенофлоры выделяется три стадии – начальное, прогрессирующее и конечное повреждение. Для выявления первой и второй стадии более пригодны такие виды лишайников как Evernia mesomorpha и Hypogymnia physodes, третьей – только Hypogymnia physodes [Жидков, Мартынюк, 1995; Мартынюк, Жидков, 1996].

Динамика состояния сосновых древостоев связана с характером воздействия выбросов. При хроническом воздействии индекс состояния насаждений (средняя категория состояния), достигнув равновесия с уровнем загрязнения среды, изменяется в пределах 3,0-2,2 баллов в зоне среднего и 2,2-1,5 баллов слабого поражения для молодняков; для спелых и приспевающих – 2,3-1,8 баллов. Вблизи предприятий в молодняках отмечается увеличение старого сухостоя до 11,5 % при 8,1 % на контроле. Доля ежегодного усыхания деревьев в древостоях очага поражения выше, чем в фоновых условиях (3,0-3,9 % против 2,7 %). Изменение состояния древостоев во всех возрастных группах происходит за счет перераспределения соотношения здоровых, ослабленных и сильно ослабленных деревьев. Отпад в древостоях с хроническим поражением идет с небольшим участием деревьев I-II и III классов Крафта при доминировании экземпляров подчиненной части полога. Так, в молодняках на контроле за восемнадцатилетний период наблюдений в составе свежего и старого сухостоя полностью отсутствовали деревья I класса Крафта. В то же время, в зоне среднего поражения их доля достигает 8 и 7,3 %, слабого поражения – 4,4 и 2,7 % для свежего и старого сухостоя соответственно (табл. 4). В спелых и приспевающих древостоях, произрастающих вблизи промышленных предприятий, доля деревьев I-II классов Крафта в составе свежего сухостоя достигает 27 %, старого сухостоя – 22 %.

При остром воздействии интенсивность ухудшения состояния древостоев увеличивается в 5-7 раз по сравнению с контролем, а доля господствующих и согосподствующих деревьев (с более крупным диаметром) в составе усыхающих экземпляров и сухостоя значительно возрастает. В таких условиях продолжительность перехода слабо ослабленных древостоев в категорию сильно ослабленных составляет в среднем 4 года, сильно ослабленных в категорию усыхающих – 5 лет, усыхающих в категорию свежий сухостой – 2-8 лет.


Таблица 4

Распределение усыхающих деревьев и сухостоя по классам Крафта в молодняках сосны Дзержинского стационара (1983-2004 гг.)

Категории состояния

деревьев
Распределение деревьев разных категорий состояния по классам Крафта

I
II
III
IV
V
Итого

Зона среднего поражения

Усыхающие
0,2
1,3
10,5
68,2
19,8
100

Свежий сухостой
0
3,1
4,9
54,7
37,3
100

Старый сухостой
0,4
1,9
5,0
36,3
56,4
100

Зона средне-слабого поражения

Усыхающие
0,5
1,2
2,8
59,3
36,2
100

Свежий сухостой
0,6
1,2
2,8
59,2
36,2
100

Старый сухостой
0,3
2,0
3,0
50,3
44,4
100

Зона слабого поражения

Усыхающие
0,5
0,5
2,9
62,2
33,9
100

Свежий сухостой
0,9
0
3,5
38,0
57,6
100

Старый сухостой
0
0,7
2,0
34,4
62,9
100

Контроль

Усыхающие
0
0,5
1,0
59,9
38,6
100

Свежий сухостой
0
0
0
30,2
69,8
100

Старый сухостой
0
0
0
31,2
68,8
100


По результатам изучения закономерностей загрязнения лесных экосистем и динамики их состояния при различных режимах аэротехногенного воздействия, предложена структурно-функциональная схема мониторинга лесов в условиях промышленного загрязнения среды, включающего слежение за выбросами химических веществ в атмосферу (мониторинг источников воздействия), загрязнением (мониторинг загрязнения среды) и динамикой состояния лесных насаждений (мониторинг состояния лесов) (рис.2). Разработаны требования к оценке загрязнения среды в лесных экосистемах, обоснованы основные положения методики рекогносцировочного обследования лесов в условиях воздействия промышленных выбросов, зонирования очагов поражения и наблюдений за состоянием насаждений. Предложенная система мониторинга осуществлена нами в лесных насаждениях музея-заповедника Л.Н. Толстого «Ясная Поляна» [Методика по ведению…, 2001; Леса Ясной
Поляны, 2004], Дзержинском лесхозе Нижегородской области.