Трансформація соснових екосистем середньої течії басейну р. Сіверський Донець в умовах аеротехногенного забруднення

Погіршення стану соснових деревостанів поблизу “Балцему” призвело до зниження середньорічної величини їх радіального приросту на 8,5 %, порівняно з контролем. Встановлено, що лімітування радіального приросту лісових культур техногенної зони цементного виробництва в значній мірі обумовлено синергетичним ефектом промислових емісій та атмосферної посухи. З 1995 року починається деяке збільшення приросту. Це обумовлено різким зниженням обсягу емісій “Балцему”. 

Підтвердженням негативного впливу промислового забруднення на стан сосняків є зміна “коефіцієнту антропогенності” - величини співвідношення вмісту К/Са в деревині сосни (Илькун, 1978). При збільшенні концентрації двовалентних катіонів у біологічних тканинах порушуються фізіологічні механізми, що визначають стійкість деревостанів у техногенному середовищі (Ильин, 1985). В зонах максимального рівня забруднення обох підприємств, порівняно з контролем, збільшення (до 30 %) зольності деревини сосни поряд із зменшенням (в середньому на 70 %) величини співвідношення вмісту К/Са в деревині, свідчить про негативні зміни у клітинному метаболізмі, які можуть спричинити ослаблення стану деревостанів та зниження їх радіального приросту. 

 

 

Досліджено аеротехногенну трансформацію соснових лісів середньої течії басейну р. Сіверський Донець. Запропоновано якісно-кількісну систему діагностичних показників промислового забруднення (емісіями ТЕС та цементного виробництва) атмосферних опадів, лісових підстилок, ґрунтів та рекомендації щодо ведення лісового господарства в соснових лісах (свіжий субір) в умовах аеротехногенезу. За результатами досліджень зроблені наступні висновки:

1. Довготривале забруднення довкілля емісіями ЗТЕС та “Балцему” спричинило трансформацію соснових екосистем середньої течії басейну р. Сіверський Донець. 

2. Визначено рівень техногенного навантаження на соснові ліси (методом хімічного аналізу снігу) та підтверджено їх санітарно-гігієнічну функцію, що виявляється в осадженні деревостанами значної частини полютантів. Максимальний промисловий тиск зазнає узлісся лісових масивів. З віддаленням від джерел забруднення рівень полютантів зменшується. 

3. Викиди промислових виробництв спричиняють забруднення атмосферних опадів. Емісії цементного комбінату інтенсивно підлуговують опади за рахунок значного збільшення вмісту в них Са2+, К+, Nа+, які переважно зв’язані з НСО3-, SO42- і в меншій мірі - з СО32. Емісії ЗТЕС призводять до збільшення в опадах вмісту SO42-, HCO3-, Са2+, К+, Nа+ та важких металів (Cd, Cr, Ni). Скорочення обсягів викидів обох підприємств (з 1995 р.) сприяло зменшенню забруднення опадів, хімічний склад яких у 2000 р. наблизився до фонового рівня. 

4. Під впливом аеротехногенного забруднення змінюється хімічний склад лісових підстилок, а їх нижні підгоризонти стають потужними акумуляторами полютантів. В підстилках сосняків, що зростають в зоні впливу “Балцему” накопичуються Ca, Na, Mg, K, S та важкі метали (Sr, Cu, Cr), а в зоні ЗТЕС - Al, Si, K, Ca, Fe, S, важкі метали (Co, Ni, Pb, V, Cr, Cu). Це відбивається на збільшенні зольності підстилок та порушенні природного кругообігу речовин в лісових екосистемах. 

5. Погіршення санітарного стану насаджень та уповільнення активності деструкторів фітодетриту призводить до зменшення інтенсивності біологічного кругообігу в лісових екосистемах, що виявляється в накопиченні лісової підстилки, а також у зміні співвідношення маси її підгоризонтів. 

6. Забруднення лісових підстилок вище критичного рівня їх ємності вбирання обумовлює міграцію техногенних речовин у ґрунти.

Зміни властивостей лісових ґрунтів у зоні ЗТЕС виявляються у зниженні різних форм кислотності та азоту, збільшенні вмісту водорозчинних SO42-, Са2+, К+, а в зоні “Балцему” – у підвищенні вмісту обмінної S та значному порушенні природного складу ВКҐ (вміст Ca2+, Мg2+, К+, Nа+ досягає аномальних величин та обумовлює високу лужність ґрунтів). Ступінь підлуговування структурних складових лісових екосистем в районі впливу “Балцему” най-більша в атмосферних опадах, дещо менша в лісових підстилках та ще менша в ґрунтах. У ґрунтах техногенних зон обох виробництв зростає вміст важких металів (Co, Cu, Pb, Zn, Cd, Ni), що відбивається на пригніченні активності целюлозоруйнуючих мікроорганізмів та уповільненні мінералізації азоту. 

7. З наближенням до джерел забруднення погіршується санітарний стан соснових насаджень, що обумовлено комплексом причин, серед яких - негативні зміни лісорослинних властивостей ґрунтів, акумуляція техногенної сірки в хвої та підстилках, порушення ємності та інтенсивності біологічного кругообігу в лісових екосистемах, поширення фітопатогенів, а також часта повторюваність посушливих погодних умов. 

8. Встановлено синергетичний ефект негативного впливу промислових емісій та атмосферної посухи на стан та радіальний приріст соснових деревостанів у зоні цементного виробництва. 

9. Збільшення зольності деревини сосни та зменшення величини співвідношення вмісту К/Са в деревині можуть застосовуватися як індикатори зниження стійкості деревостанів у техногенному середовищі. 

10. У техногенній зоні ЗТЕС не доцільно використовувати вторинні ресурси лісу (зокрема ягоди) у зв’язку з перевищенням в них ГДК вмісту ВМ (Zn, Cd, Cr).

11. У соснових лісах, що зростають у свіжих суборах під впливом аеротехногенного забруднення доцільно формувати різновікові, змішані деревостани з щільним узліссям із стійких до емісій листяних порід (акація біла, бузина чорна, береза повисла). Першочергових лісогосподарських заходів потребують найбільш пошкоджені деревостани, що знаходяться на відстані до 2 км від “Балцему” та від 4 до 6,5 км від ЗТЕС. В цих насадженнях є дуже важливим проведення своєчасних санітарних вибіркових рубок. В ослаблених молодих насадженнях доцільно проводити слабкі, селективні рубки догляду засобами, що забезпечують мінімальне пошкодження ґрунту, підросту, а також дерев, що лишаються в основному наметі. Для покращення мінерального живлення ослаблених промисловими емісіями соснових насаджень, а також у зв’язку із низькою забезпеченістю дернових опідзолених ґрунтів поживними елементами необхідно вносити азотно-фосфорні мінеральні добрива за існуючими в лісовому господарстві нормами. На свіжих зрубах, забруднених відходами цементного виробництва, перед створенням лісових культур для зниження лужності ґрунтів, бажано проводити їх підкислювання шляхом внесення торфу.

 

 

1. Распопина С.П. Влияние эмиссий тепловой электростанции на сосновые насаждения среднего течения Северского Донца // Матер. Международной научно-практической конференции “Экология и молодежь”.Т.1, Ч.1. – Гомель, 1998. - С. 130-131.

2. Распопіна С.П. Бондарук М.А. Вплив аеральних емісій Зміївської ДРЕС на деякі фізико-хімічні властивості ґрунтів в соснових насадженнях // Агрохімія і ґрунтознавство /Спец. вип. до У з’їзду УТГА.- 6-10 липня 1998 р., м. Рівне/. - Харків, 1998.- С. 101-102. (Збирання, обробка та аналіз матеріалу, написання).

3. Распопіна С.П. Аналіз гумусного стану та вміст основних поживних елементів лісових ґрунтів в зоні впливу Зміївської ДРЕС // Агрохімия и грунтознавство - Ч.4-Харків: УААН, 1998. - С.198-202.

4. Ворон В.П., Бондарук М.А., Распопіна С.П. Вплив емiсiй Змiївської ДРЕС на компоненти лісової екосистеми // Лісівництво і агролісомеліорація. - Харків: РВП “Оригінал”, 1999. - Вип. 94. - С. 48-52. (Збирання, обробка та аналіз матеріалу, написання).

5. Распопина С.П. Изменение физико-химических свойств и микробиологической активности лесных почв, находящихся в зоне влияния эмиссий цементного производства // Тр. Междунар. конф. молодых ученых “Лес. Наука. Молодежь”. - Гомель: Ин-т леса АН Беларуси., 1999. - Т.2. - С. 95-97.

6. Распопіна С.П. Вплив емісій цементного комбінату та теплової електростанції на стан лісових ґрунтів //Вісник ХДАУ. - Харків: ХДАУ., 1999.- №1. - С. 240-243.

7. Ворон В.П., Распопіна С.П. Кислотно-основні властивості ґрунтів в умовах забруднення довкілля викидами цементного виробництва // Вісник ХДАУ. - Харків: ХДАУ, 1999.- №2.- С. 302-308. (Збирання, обробка та аналіз матеріалу, написання).

8. С.П. Распопіна. Екологічна роль лісової підстилки сосняків в умовах техногенного забруднення атмосфери // Лісівництво і агролісомеліорація. - Харків: РВП “Оригінал”, 2001. - Вип. 99. - С. 48-52.

9. В.П. Ворон, С.П. Распопіна. Зміна лісорослинних властивостей ґрунтів в умовах забруднення цементним пилом // Тез.доп. YI з’їзду ґрунтознавців України. Умань.-2002. С. 35-36. (Збирання, обробка та аналіз матеріалу, написання).