Главная » 2014 » Сентябрь » 27 » Скачать Закономерности трансформации предтундровых и таёжных лесов в условиях аэротехногенного загрязнения и пути снижения наносимого бесплатно
6:04 AM
Скачать Закономерности трансформации предтундровых и таёжных лесов в условиях аэротехногенного загрязнения и пути снижения наносимого бесплатно
Закономерности трансформации предтундровых и таёжных лесов в условиях аэротехногенного загрязнения и пути снижения наносимого ущерба
Диссертация
Автор: Менщиков, Сергей Леонидович
Название: Закономерности трансформации предтундровых и таёжных лесов в условиях аэротехногенного загрязнения и пути снижения наносимого ущерба
Справка: Менщиков, Сергей Леонидович. Закономерности трансформации предтундровых и таёжных лесов в условиях аэротехногенного загрязнения и пути снижения наносимого ущерба : диссертация доктора сельскохозяйственных наук : 06.03.03 Екатеринбург, 2003 356 c. : 71 05-6/29
Объем: 356 стр.
Информация: Екатеринбург, 2003
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
1 ОБЩИЕ ЧЕРТЫ ПРОБЛЕМЫ
11 Общие закономерности изменения состояния лесов под воздействием аэротехногенного загрязнения
12 Изменение состояния лесов под воздействием аэротехногенного загрязнения на Среднем Урале
13 Изменение состояния лесов под воздействием аэротехногенного загрязнения на севере Средней Сибири
14 Методы изучения и оценки состояния лесов в условиях аэротехногенного загрязнения
2 ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ РЕГИОНОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
21 Географическое местоположение
22 Климат
23 Рельеф и почвы
24 Растительность
25 Аэротехногенное загрязнение как постоянно действующий экологический фактор
3 ОБЪЕКТЫ, ПРОГРАМА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
31 Обоснование выбора объектов исследований
32 Лесоводственно-таксационная характеристика лесных насаждений на постоянных пробных площадях
321 Древостой
322 Состояние возобновления
323 Живой напочвенный покров и подлесок
324 Заселённость деревьев вторичными вредителями
33 Программа работ
3:4 Методика исследований
35 Объём выполненных работ
4 ДИНАМИКА СОСТОЯНИЯ ДРЕВОСТОЕВ В УСЛОВИЯХ АЭРОТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ
41 Пространственно-временная структура повреждения древостоев
411 Средний Урал
412 Север Средней Сибири
42 Динамика отпада
43 Текущий прирост деревьев по радиусу и площади сечения
44 Связь дефолиации и радиального прироста
5 УРОВНИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ В ОЧАГАХ ПОРАЖЕНИЯ ЛЕСОВ
51 Воздух
52 Снег
53 Почвы
54 Растения
6 ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РЕАКЦИИ ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ НА АЭРОТЕХНОГЕННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ
61 Особенности воздействия аэротехногенного загрязнения на ассимиляционный аппарат деревьев
611 Анатомо-морфологическая характеристика ассимиляционного аппарата ели, лиственницы и березы
612 Феноритмика сезонного развития лесообразующих пород
613 Устойчивость ассимиляционного аппарата деревьев к "кислотным дождям" (критические периоды в сезонном развитии)
62 Устойчивости лесных насаждений к аэротехногенному загрязнению в зависимости от структуры, возраста, состава древостоев и условий местопроизрастания
63 Устойчивость лесных насаждений в зависимости от типа аэротехногенного загрязнения
64 Устойчивость лесных насаждений в зависимости от природно-климатической зоны
65 Относительная устойчивость лесообразующих пород
66 Накопленное воздействие аэротехногенного загрязнения в лесных насаждениях
Введение:
Актуальность проблемы. В ряде регионов нашей страны вследствие высокой концентрации промышленного производства и недостаточной очистки отходов, наблюдается загрязнение окружающей среды аэротехногенными выбросами различных предприятий. Особенно большой ущерб природным комплексам наносит металлургическая промышленность. За 300 лет своего существования металлургическое производство породило множество экологических проблем и наложило свой негативный отпечаток на природные комплексы, в том числе и на леса.
С самого начала XX века на территории промышленно развитых стран периодически наблюдается массовая гибель лесных насаждений, даже на значительном удалении от 1фупных промышленных центров. Состояние лесов продолжает ухудшаться, особенно этот процесс проявляется в периоды неблагоприятных погодных условий (засуха, возврат холодов в ранне-летний период, подтопление и т. д.). Анализ отечественной и зарубежной литературы показал возросший интерес к состоянию лесов в мире, особенно в Западной Европе. Этот интерес нашел и правительственную поддержку подобных исследований в отдельных странах на фоне роста широкомасштабного ухудшения состояния лесов (Innes, 1988).
Анализ имеющихся данных оценки состояния лесов России (Государственный доклад .по Российской Федерации, 1997; Отчет., 1990) и геохимического фона показывает, что в промышленно развитых регионах страны негативные изменения состояния лесов наблюдаются на значительной территории и часто имеют уже и региональный масштаб (Государст-венный^ доклад.по Свердловской области, 1996; Мартынюк, Касимов, 1993; Менщиков, Власенко, 1999).
В сравнительном плане, в развитых странах Европы в последние десятилетия наблюдается умеренное повреждение лесов при наличии развитых промышленного производства и транспорта, очевидно, благодаря жесткому природоохранному законодательству и наличию современных ресурсосберегающих технологий. В странах бореальной зоны хвойные леса находятся в относительно здоровом виде, по сравнению с эталоном (Алексеев, 1997).
Общая площадь лесов в России, поврежденных в различной степени и погибших с начала проявления реакции на аэротехногенные выбросы, достигла более 800 тыс. га (Отчет ., 1990). За 1991-1993 годы эта площадь увеличилась еще примерно на 66 тыс. га за счет погибших насаждений (Обзор., 1994). По экспертным оценкам площадь лесов на территории РФ, подверженных в разной степени аэротехногенному воздействию, составляет 1-1,5 млн. га. Модельные оценки с использованием показателей фонового и импактного загрязнения ("Разработать ., 1990") показали, что общее снижение продуктивности лесов в целом для России составляет 7,6%. Для некоторых районов снижение прироста более значительное.
Сибирь и Урал, как высокоразвитые в промышленном отношении регионы, в которых расположены большинство лесных ресурсов страны, стали одними из основных центров исследования проблемы негативного воздействия аэротехногенных выбросов на леса. Высокая концентрация промышленного производства на Среднем Урале - 3500 предприятий различных отраслей народного хозяйства, создают суммарный выброс вредных веществ в атмосферу до 2,8 млн. тонн в год (Солобоев, 1992). Причем, на самом деле выбрасывается больше, т.к. указанные объемы выбросов отражают данные только от учтенных статистической отчетностью промышленных предприятий. Более 800 тыс. тонн в год составляют выбросы от автотранспорта.
В экологически неблагополучных регионах сохранение лесов имеет особенно важное значение. По мнению многих исследователей, лесные насаждения вблизи промышленных предприятий выполняют функции эффективного фитофильтра (Кулагин, 1982) и являются важным фактором, ока-зьдеающим значительное положительное влияние на экологическую обстановку в регионе. Кроме того, леса и лесопарки, как элементы ландшафта, выполняют эстетические, санитарно-гигиенические и рекреационные функции. Вместе с тем, загрязняющие атмосферу, а также почвы аэротехногенные выбросы, периодически повторяющиеся пожары и высокие рекреационные нагрузки отрицательно влияют на лесные насаждения, формируя вблизи крупных промышленных центров очаги поражения лесной растительности.
В окрестностях многих крупных промышленных центров сохранились зеленые массивы пригородных лесов, которые требуют особого внимания со стороны лесоводов, экологов, а также администраций городов, экологической службы и лесхозов. Аэротехногенное загрязнение природных комплексов, другие последствия производственной и хозяйственной деятельности людей, отрицательно влияют на пригородные леса, снижая их продуктивность, долговечность и товарность древостоя, изменяют структуру и видовой состав лесных насаждений, снижают плодородие почв и в целом устойчивость лесных экосистем.
Большинство исследований, проведенных в нашей стране за последние 2-3 десятилетия по проблеме повреждения лесов выбросами промышленных предприятий, выполнены в локальных очагах повреждения. Очень мало сведений о масштабах повреждений и их пространственно - временной структуре в масштабах регионов и разных природно-климатических зон. Существенные отличия в методических подходах, при оценке состояния лесных экосистем в целом и в использовании показателей, характеризующих процесс дигрессии лесов, часто не дают возможности сделать обобщение полученных разными исследователями данных. Значительно лучше изучена экологическая ситуация в Европейских странах - имеются карты кислотности почв и схемы распространения основных загрязнителей в природной среде. В странах ЕЭК проводится мониторинг лесов по единой методике с 1986 г.
• В Сибири и на Урале расположены основные массивы лесов России и здесь же сосредоточены крупные промышленные центры - источники аэротехногенных выбросов, загрязняющих природную среду. Данные факторы определии выбор основных объектов исследований - леса, подверженные воздействию аэротехногенных выбросов на северном пределе произрастания (предтундровые леса) в районе г. Норильска Красноярского края и в зоне тайги промышленно развитого региона Среднего Урала.
Цель и задачи исследований. Цель работы - комплексное исследование закономерностей дигрессии лесных насаждений под воздействием аэротехногенного загрязнения в двух географических регионах на основе натурного изучения, обобщения ведомственных и литературных материалов, а также оценка наносимого ущерба лесам и обоснования путей его снижения.
Задачи исследований сводились к следующему:
1. Изучить реакцию лесных насаждений на аэротехногенное загрязнение на фоне разных физико-географических условий.
2. Изучить пространственно-временную структуру повреждений лесных насаждений в очагах аэротехногенного загрязнения.
3. Разработать методику диагностики повреждения лесов в очагах аэротехногенного загрязнения.
4. Разработать методику оценки ущерба лесам, подверженным хроническому аэротехногенному загрязнению.
5. Определить стратегию и методы сохранения и восстановления лесов в районах крупных промышленных центров.
6. Разработать методику оценки ущерба лесам, подверженным хроническому аэротехногенному загрязнению.
Для достижения этих целей в период 1986-2002 гг. проведены комплексные исследования динамики состояния лесных насаждений в очагах аэротехногенного загрязнения на полигонах, созданных на базе постоянных пробных площадей. На них изучались: показатели жизненного состояния лесных насаждений (биологические параметры), уровень содержания загрязняющих веществ в воздухе, снеговой воде, почве, растениях (геохимические параметры).
Научная новизна. В соответствии с новыми методами лесоэкологическо-го мониторинга впервые установлены закономерности процессов дигрессии и деградации лесных насаждений под воздействием аэротехногенных выбросов в крупных промышленных регионах в условиях двух контрастных природно-климатических зон: в условиях оптимального роста основных ле-сообразующих пород - в зоне тайги Урала и на северном пределе распространения в зоне лесотундры Средней Сибири. Критически проанализированы и применены в работе ряд гипотез, дискуссионных теоретических положений и вопросов методического характера.
На основе изучения закономерностей изменения параметров состояния лесных насаждений разработаны критерии и методы оценки степени деградации лесных насаждений с учётом текущего и накопленного аэротехногенного воздействия. Изучена связь динамики радиального прироста сосны и дефолиации хвои в очагах загрязнения. Общеевропейская методика оценки степени повреждения древостоев в очагах аэротехногенного загрязнения адаптирована для условий регионов Урала и севера Средней Сибири. Результаты работ легли в основу модифицированной методики оценки состояния лесных насаждений в очагах поражения аэротехногенными выбросами, а также оригинальной методики стоимостной оценки нанесённого лесному хозяйству ущерба.
Установлены закономерности и количественные показатели аккумуляции загрязняющих веществ в лесных насаждениях, их буферные свойства, способность к самоочищению и изменению лесорастительных свойств почвы на фоне разных физико-географических условий.
Обоснованность и достоверность результатов исследований обеспечивалась анализом большого репрезентативного материала, собранного в двух природно-климатических зонах за многолетний период с применением современных методик; комплексным подходом к решению поставленных задач; применением современных математических методов, компьютерной техники и пакетов прикладных программ.
Практическая значимость. Полученные материалы имеют методическое значение при оценке степени трансформации лесных насаждений в зонах аэротехногенного воздействия и позволяют оценочными методами (по морфологическим показателям) на этапе рекогносцировочного обследования выделять зоны и участки леса, подлежащие учету в связи с потерей производительности древостоев, что существенно снижает затраты на проведение работ по стоимостной оценке ущерба. Кроме того, на основе материалов диссертации также можно зонировать территорию по степени воздействия аэротехногенных выбросов и разрабатывать системы мероприятий по ведению лесного хозяйства дифференцированно по зонам. Обоснованы и конкретизированы предложения производству по способам снижения негативного аэротехногенного воздействия на лесные насаждения, основанные на учёте критических периодов в сезонном развитии лесообразующих пород, а также предельно допустимых уровней аэротехногенных нагрузок в таёжной зоне Среднего Урала и в предтундровых лесах на севере Средней Сибири. Дана оценка газоустойчивости основных лесообразующих пород и прогноз жизнеспособности древостоев в зонах аэротехногенного загрязнения.
Основные положения, выносимые на защиту. На защиту выносятся следующие основные положения: закономерности динамики изменения состояния лесных насаждений под воздействием аэротехногенных выбросов в оптимальных условиях для роста хвойных пород (зона тайги) и на северном пределе лесной растительности (зона лесотундры); оценка относительной устойчивости основных лесообразующих пород к аэротехногенному загрязнению; оценка устойчивости лесных насаждений к воздействию разных типов аэротехногенного загрязнения; методика оценки ущерба лесным насаждениям, повреждённым аэротехногенными выбросами и пути снижения этого ущерба.
Апробация работы. Основные теоретические положения и практические результаты исследований представлялись и обсуждались на Всесоюзных и Всероссийских и региональных конференциях: Проблемы использования воспроизводства и охраны лесных ресурсов (Йошкар-Ола, 1989); Растения и промышленная среда (Днепропетровск, 1990); научно-производственной конференции концерна «Норильский никель» (г. Норильск, 1990); на международных конференциях: Освоение Севера и проблемы рекультивации (Сыктывкар, 1991; 1996); Проблемы мониторинга и экологического прогнозирования динамики лесных экосистем в крупных промышленных центрах (Тольятти, 1991); Биологическая рекультивация нарушенных земель (Екатеринбург, 1988; 1996; 2002); Лесоводство севера на рубеже столетий (11 Ме-леховские чтения, Санкт-Петербург, 2000); Природная и антропогенная динамика лесных экосистем (Екатеринбург, 2001); Социально-экономические и экологические проблемы лесного комплекса (Екатеринбург, 2001; 2003).
Личный вклад автора заключается в постановке цели и задач исследований, разработке программы и методики работ, сборе, обработке и анализе экспериментального материала, а также апробации результатов, формулировке положений, выводов и рекомендаций.
Настоящая работа является итогом исследований, выполненных автором в 1986-2002 годах.
Публикация результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 52 работы.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения и 4 приложений. Основной текст изложен на 292 страницах, иллюстрирован 18 рисунками и содержит 80 таблиц. Библиографический-список включает 395 наименований, в том числе 48 иностранных.
