Стан, продуктивність та відновлення дубових деревостанів в умовах аеротехногенного забруднення довкілля

Размещено на http://allbest.ru

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Стан, продуктивність та відновлення дубових деревостанів в умовах аеротехногенного забруднення довкілля

1.ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

дубняк забруднення насадження

Актуальність теми. Проблема аеротехногенного пошкодження лісових екосистем є дуже важливою для України. Вивчення впливу техногенного забруднення на дубові ліси проводиться тривалий час, проте такі питання, як продуктивність, репродуктивні особливості та поновлення дубових лісостанів в умовах інтенсивного антропотехногенезу є мало дослідженими.

У зв'язку з цим вивчення сучасного стану дубняків, їх продуктивності та поновлення в умовах техногенного навантаження є актуальним як у теоретичному, так і практичному аспектах.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження проведені протягом 2002-2005рр. Їх результати є складовою комплексної планової держбюджетної тематики кафедри лісівництва НЛТУ України, зокрема теми „Еколого-фізіологічні закономірності функціонування лісових екосистем як основа збереження їх біологічного різноманіття, підвищення продуктивності та стійкості проти несприятливих факторів довкілля” (номер державної реєстрації 0197U016040).

Мета, завдання і методи досліджень. Мета роботи - виявити ступінь деградації, дослідити продуктивність, репродуктивний потенціал дубових лісостанів рівнинної частини західного регіону України в умовах аеротехногенного забруднення викидами цементного і азотного виробництв та намітити шляхи їх відтворення.

Завдання досліджень:

– визначити ступінь деградації дубових насаджень, що ростуть у техногенних зонах великих промислових виробництв Прикарпаття та Західного Полісся.

– дослідити вплив промислових викидів в атмосферу на продуктивність дубових деревостанів.

– дослідити особливості природного поновлення дубових насаджень в умовах техногенного впливу різної інтенсивності.

Об'єкт досліджень - дубові насадження Красівського лісництва ДП „Львівський лісгосп” та Роздільського лісництва ДП „Стрийський лісгосп”, що зростають у техногенній зоні ВАТ „Миколаївцемент”, а також деревостани Клеваньського та Решуцького лісництв ДП „Клеваньський лісгосп”, що розташовані в регіоні токсичних емісій Рівненського ВАТ „Азот”.

Предмет досліджень - санітарний стан, продуктивність та відновлення дубняків за умови аеротехногенного забруднення довкілля.

Методи досліджень. У дисертаційній роботі були використані наступні методи досліджень:

· лісівничо-таксаційний (при закладанні пробних площ і визначенні біометричних показників деревостану та обліку самосіву й підросту).

· порівняльної екології (для типологічної характеристики насаджень та порівняння їх екологічних особливостей).

· геоботанічний (для характеристики трав'яного вкриття).

· рекогносцирувальний (при вивченні шкідників та хвороб насаджень).

· статистичний (при статистичній обробці отриманих результатів досліджень).

Наукова новизна отриманих результатів. Вперше для регіону досліджень вивчено санітарний стан деревостанів за участю дуба, що ростуть в умовах аеротехногенного забруднення. Проведено лісівничо-типологічну оцінку продуктивності дубняків та порівняльну характеристику продуктивності заплавних і суходільних лісостанів в умовах впливу промвикидів. Отримано нові дані щодо плодоношення, природного відновлення дуба у техногенних зонах промислових підприємств та впливу трав'яного вкриття на розвиток самосіву і підросту дуба звичайного. Розроблено прогностичні моделі зміни радіального приросту дерев дуба звичайного та кількості самосіву і підросту для насаджень, що зазнають впливу аеротехногенного забруднення.

Практичне значення одержаних результатів. Окремі положення дисертаційної роботи будуть слугувати методико-теоретичною базою для екологічного прогнозування стійкості лісів в умовах аеротехногенного забруднення. Отримані результати досліджень є важливими для опрацювання нормативів антропогенних навантажень на ліси. Матеріали досліджень використані ДП „Клеваньський лісгосп” Рівненського обласного управління лісового господарства, а також ДП „Львівський лісгосп” та ДП „Стрийський лісгосп” Львівського обласного управління лісового господарства для удосконалення планування діяльності щодо відтворення та використання лісових ресурсів.

Особистий внесок здобувача полягає у розробці теоретичних положень дисертаційної роботи, деталізації методик досліджень санітарного стану і впливу промислового забруднення на динаміку радіального приросту та репродуктивну здатність дубняків, зборі експериментальних даних і їх аналізі, теоретичних узагальненнях.

Апробація результатів дисертації. Основні положення роботи та результати досліджень викладені на VII міжнародній науково-практичній конференції „Наука і освіта 2004” (Дніпропетровськ, 2004), ІІІ міжнародній науково-практичній конференції „Динаміка наукових досліджень 2004” (Дніпропетровськ, 2004), науково-технічній конференції студентів та аспірантів Українського державного лісотехнічного університету (Львів, 2005), міжнародній науково-практичній конференції студентів та аспірантів „Екологічний стан, проблеми природного та штучного поновлення лісів” (Харків, 2005), міжнародній науковій конференції „Проблемы лесоведения и лесоводства” (Гомель, Бєларусь, 2005), міжнародній науково-практичній конференції, присвяченій 150-річчю витоків кафедри лісівництва НЛТУ України „Лісівництво України в контексті світових тенденцій розвитку лісового господарства” (Львів, 2006).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано сім наукових праць, у тому числі чотири у фахових виданнях.

2. ЗМІСТ РОБОТИ

Вплив аеротехногенного забруднення на ріст і розвиток лісових насаджень (стан проблеми).

У розділі проаналізовано та узагальнено матеріали, які характеризують закономірності впливу аеротехногенного забруднення на стан, продуктивність та відновлення лісів. Аналіз літературних джерел свідчить про суперечливість і неоднозначність оцінки наслідків впливу промислових емісій на лісові насадження. Відзначено, що в сучасний період промислові емісії можна розглядати як постійно діючий екологічний фактор, що негативно впливає на стабільність деревостанів (Илькун, 1978; Кулагин, 1980; Ворон, 1983; Мазепа, 1986; Николаевский, 1984). Зазначаено, що пошкоджуваність деревної рослинності промисловими полютантами залежить від комплексу факторів: віку і стану дерев, типу лісорослинних умов, факторів середовища у період дії забруднювачів, а також від складу, концентрації та тривалості дії промислових токсикантів (Илькун, 1971, 1978; Тарабрин, 1974; Кулагин, 1974, 1980; Добровольский, 1982; Антипов, 1975; Николаевский, 1979, Гудериан, 1979). Промислове забруднення атмосфери зумовлює зміни усіх компонентів лісових ценозів і у взаємодії з іншими негативними природними та антропогенними факторами може створювати синергічний ефект впливу на лісостани. Зроблено висновок, що дія промислових фітотоксикантів на лісову рослинність в умовах викидів різного агрегатного складу у різних природних регіонах не однакова.

Об'єкти та методика досліджень.

Дослідження проводились у лісостанах рівнинної частини західного регіону України, які знаходяться під аеротехногенним впливом викидів цементного і азотного виробництв.

У розділі охарактеризовано географічне розташування і природні умови регіону досліджень. Встановлено, що кліматичні та ґрунтово-гідрологічні умови території сприятливі для росту та успішного природного поновлення дубових деревостанів.

Програмою досліджень передбачалось визначення ступеня дигресії дубових деревостанів, що ростуть у техногенній зоні цементного та азотного виробництв, аналіз впливу промислових викидів у атмосферу на продуктивність деревостанів, а також дослідження особливостей природного відновлення дубових насаджень в умовах техногенного впливу різної інтенсивності.

З цією метою було закладено 52 тимчасові пробні площі. На них вивчено лісівничі і таксаційні показники насаджень в залежності від їх складу, віку, повноти, бонітету, типу лісу, віддалі до джерела забруднення.

Закладання пробних площ проводили за загальноприйнятими в лісівництві та таксації методиками. Опис пробних площ проводено за формою, прийнятою в лісотипологічних дослідженнях (Воробьев Д.В., 1967).

Для характеристики загального стану і ступеня пошкодженості насаджень, що знаходяться під впливом промислових емісій, розраховано індекс санітарного стану насадження, котрий визначався як частка від ділення суми добутків величини категорій стану та кількості дерев у даній категорії стану на загальне число обстежених дерев (Алексеев В.А., 1982; Карпенко А.Д., 1981; Карпенко А.Д., Соловьев В.А., 1982).

Ступінь дефоліації насаджень розраховували як середньозважений показник на основі оцінки дефоліації кожного дерева, що визначалася за десятибальною шкалою. Кожному балу цієї шкали відповідає 10-відсоткова частка втрати асиміляційного апарату.

Лісівничо-типологічна оцінка проведена за методикою Б.Ф. Остапенка та З.Ю. Герушинського (1975).

Динаміка радіального приросту деревостанів вивчалась на основі аналізу кернів деревини стовбурів дерев дуба.

Індекс плодоношення насадження визначали як середньозважений показник на основі оцінки плодоношення кожного дерева. Оцінка плодоношення дерев здійснена за шкалою В.Г. Каппера (1998).

Дослідження впливу токсичних емісій на масу та біометричні показники жолудів проводили шляхом порівняння зразків із пошкоджених та контрольних насаджень.

На пробних площах вивчали зміни у трав'яному вкритті під впливом седиментації викидів. На кожній пробній площі закладали облікові площадки, на яких визначали рясність та проективне покриття кожного виду за Г.Н. Висоцьким (1967).

Отримані результати досліджень оброблялись методами математичної статистики (за Б.А. Доспеховим, 1979).

Вплив промислового забруднення атмосфери на стан лісових насаджень.

У Прикарпатті, внаслідок аеротехногенного забруднення довкілля викидами Миколаївського цементно-гірничого комбінату (тепер ВАТ „Миколаївцемент”) відбулись значні негативні зміни різних компонентів лісових екосистем, що призвело до погіршення стану та спаду продуктивності лісових насаджень.

Встановлено, що токсичні викиди в атмосферу є причиною різного ступеня дигресії насаджень залежно від відстані до джерела емісії (рис. 1). Найбільше пошкоджуються чисті дубові насадження у західному напрямку від ВАТ „Миколаївцемент”. Радіус зони сильно ослаблених насаджень у цьому напрямку сягає 8 км від підприємства. В східному та південно-східному напрямках зона сильно ослаблених деревостанів поширюється на 4,5 - 5,5 км, а ослаблених - від 5,5 до 7,5 - 11 км.

Змішані грабово-дубові та грабово-дубово-букові деревостани є стійкішими до забруднення, ніж чисті дубові. Індекс санітарного стану змішаних насаджень не перевищує 2,35 на різній відстані від джерела забруднення, в той час як у чистих насадженнях ця величина становить 2,61 од. Індекс стану дуба у змішаних насадженнях становить: 1,70-2,96, у чистих - 1,78-3,44 од.

Рис. 1. Зміна індексу санітарного стану пристигаючих дубових насаджень залежно від відстані до джерела емісії (тип лісу - волога грабово- дубова бучина)

Пошкоджуваність насаджень посилюється зі зменшенням їх повноти. Так, на однаковій від джерела забруднення відстані, при повноті дубняків 0,7 було 44,7% дерев без зовнішніх ознак пошкодження, в той час як при повноті 0,5 їх частка становить 39%. Тенденція до зростання індексу санітарного стану насаджень по мірі їх зрідження проявляється на різній відстані від підприємства.

Встановлено також, що старші дубові насадження пошкоджуються інтенсивніше. Так, у пристигаючому насадженні в зоні сильного забруднення атмосфери викидами ВАТ „Миколаївцемент” було виявлено 5,6% дерев здорових і 8,5% суховершинних, а у стиглому - відповідно 2,8 та 15,2%.

Дослідженнями виявлено, що на узліссях дерева мають гірший санітарний стан, ніж у глибині насаджень, оскільки тут затримується основна маса цементного пилу, який викидається підприємством і розноситься вітром на значні відстані. Індекс стану насаджень на пробних площах, закладених поблизу стіни лісу, на 2-6% вищий, ніж індекс стану дерев в глибині ділянки. Індекс стану дерев дуба на узліссях коливається від 1,78 до 2,48 од.

В умовах забруднення атмосфери викидами азотного виробництва найбільше пошкоджуються дубові насадження з домішкою сосни звичайної, оскільки вона є породою дуже вразливою до забруднення. Найінтенсивніше пошкоджуються лісостани, що розташовані у східному та північно-східному від підприємства-забруднювача напрямках, тобто у напрямках переважаючих вітрів. Насадження, розміщені у північно-західному напрямку також ослаблені, але значно менше. Радіус зони ослаблених насаджень тут сягає 14 км від джерела емісії (індекс стану становить 1,69-2,21), а сильно ослаблених - 8 км (індекс стану становить 2,57-2,80).

Стан аеротехногенно забруднених дубових лісостанів змінюється в залежності від повноти. Якщо індекс стану чистого 120-річного насадження при повноті 0,65 на відстані 7 км від підприємства становив 2,58, то індекс такого ж насадження аналогічного віку при повноті 0,5 становив 2,75.

Зміна санітарного стану ушкоджених аеротехногенезом насаджень в залежності від віку прослідковується на прикладі деревостанів з домішкою сосни та граба. Індекс стану змішаного 32-річного насадження на відстані 5,1 км від підприємства становить 1,99, частка здорових дерев складає 35,1%, сухостійних - 1,6%. Подібне насадження, але 75-річного віку, хоча й знаходиться на більшій відстані - 6,8 км від підприємства, має індекс стану 2,07, здорових дерев є 30,5%, а сухостійних - 2,1%.

Дослідженнями встановлено, що індекс санітарного стану насаджень тісно пов'язаний із ступенем дефоліації дерев у лісостанах. Так, коефіцієнт кореляції між цими показниками у судібровах становить 0,6, у дібровах - 1,0. Дефоліація дерев у насадженнях зони цементного виробництва становить 37,2-65,3% у зоні азотного - 32,7-57,0%. У міру віддалення від джерела забруднення дефоліація дерев знижується на 3,2-29,3%. В судібровах залежність дефоліації від віддалі досить тісна (коефіцієнт кореляції -0,72). У дібровах залежність послаблюється (коефіцієнт кореляції -0,51) за рахунок покращення, порівняно із судібровами, умов живлення дерев, вологості та трофності ґрунту.

Частина аеротехногенно забруднених насаджень вологої грабової діброви росте у зоні затоплення весняними паводками р. Дністер. Стан заплавних дубняків старшого віку є вкрай незадовільний, оскільки частка всихаючих і сухостійних дерев на окремих ділянках сягає 12,5-21,6%. Суходільні дубові лісостани старшого віку мають кращий санітарний стан, але є також сильно ослабленими; кількість всихаючих і сухостійних дерев у них складає 9-20 %.

Фенологічними спостереженнями в дубових насадженнях, які ростуть у зоні інтенсивної седиментації цементного пилу встановлено, що у дерев дуба, котрі піддаються фітотоксичному впливу відбувається зміщення фенофаз, яке проявляється у пришвидшеному, порівняно з контролем, сезонному розвитку. І у ранньої, і у пізньої форм дуба в зоні промвикидів фази сезонного розвитку починаються на 5-15 днів раніше, ніж у дерев дуба на контролі.

Характерною особливістю деревостанів, що знаходяться на стадії сильного ослаблення є підвищена ураженість дерев поперечним раком дуба (Pseudomonas quercus Schem.). Хворобою уражено на 5% дерев більше, ніж в ослаблених деревостанах. На зрубах стиглих дубових насаджень спостерігалась значна заселеність стовбурів дерев грибними патогенами, серед яких найбільш розповсюдженими були трутовик несправжній дубовий (Phellinus robustus Karst.) та трутовик сірчано-жовтий (Laetiporus sulphureus Bull.).

Сильний ступінь ослаблення насаджень у зоні дії ВАТ „Миколаївцемент” є сприятливим фактором для заселення дерев листогоризними та стовбуровими шкідниками. Так, у дубових насадженнях рівень об'їдання листя п'ядуном зимовим (Operophtera brumata L.) сягає 24%, заселеність золотогузом (Euproctis chrysorrhoea L.) на різній відстані від комбінату становить 10-27%. Заселеність стовбуровими шкідниками (Scolytus Intricatus Ratz.) складає 4-21%.

Продуктивність дубових деревостанів в умовах аеротехногенного забруднення довкілля

На основі аналізу кернів деревини, взятих у насадженнях різного віку в зоні викидів цементного пилу, встановлена залежність величини радіального приросту від обсягу викидів промисловим підприємством. Коефіцієнт кореляції між цими показниками становить -0,56 (t_ф=4,185>t_теор=4,032).

У процесі досліджень, виявлено залежність радіального приросту (Zp) від викидів комбінату (V) та діаметра дерева (D), яка описується рівнянням: Zp=1,0429-0,0544•V+0,008•D. Зміну величини радіального приросту під сукупним впливом цих двох показників показано на рис. 2. Реакцією на збільшення обсягу викидів є падіння приросту на всіх ступенях товщини, проте у дерев малого діаметра вона є більш різкою.

Рис. 2. Коливання радіального приросту дуба в залежності від діаметра дерева та обсягу промвикидів (зона ВАТ „Миколаївцемент”)

Суттєва різниця між природною і фактичною продуктивністю лісостанів (рис. 3) зумовлена наявністю низькопродуктивних середньо- та низькоповнотних деревостанів. Протягом 1991-2001 рр. продуктивність лісостанів у всіх типах лісу помітно зросла. Це пов'язано зі значним збільшенням питомої ваги середньовікових деревостанів і зменшенням частки молодняків, а також зменшенням за цей період у 3,5 рази величини викидів у атмосферу цементним підприємством.

Рис. 3. Фактичні та потенційні запаси деревостанів вологої грабової діброви (зона ВАТ „Миколаївцемент”, 2001р.).

Дубові насадження у вологій грабовій діброві техногенної зони ВАТ „Миколаївцемент”, що ростуть на території, яка щороку впродовж одного-двох тижнів піддається затопленню, розташовані на відстані 4-15 км від джерела забруднення. Зважаючи на те, що значна частина насаджень дуба вологої грабової діброви розташована у зоні затоплення на добре дренованих багатих ґрунтах і характеризується незадовільним санітарним станом, нами виділено заплавний варіант дібров (варіант заплавності З^І) та порівняно його з суходільними лісостанами даного типу лісу. Частка заплавних насаджень рівна 39% від загальної площі найбільш розповсюдженого типу лісу. Вік деревостанів - 41-110 років, середній бонітет І,3, середньозважений фактичний запас деревостанів - 228,0 м³/га. Співставлення середніх фактичних запасів заплавних та суходільних лісостанів показало, що перші є більш деградованими, інтенсивне зменшення їх запасів відбулося значно раніше, ніж у суходільних лісостанах, відповідно у 95 і 115 років (рис. 4). Відтак запаси деревостанів заплавного варіанту у віковій групі 91-100-річного віку є на 20 м³, а у віковій групі 101-110-річного віку на 115 м³ меншими, ніж у суходільних насадженнях.

Рис.4. Середні фактичні запаси деревостану для заплави і суходолу (зона ВАТ „Миколаївцемент”, 2001р.)

Проведена лісотипологічна оцінка деревостанів за участю дуба показала, що між їх потенційною і фактичною продуктивністю існує суттєва різниця, яка спричинена надмірним зрідженням цих деревостанів, що зумовило зниження повноти й продуктивності. За таких умов середньозважений запас деревостанів за участю дуба становить 159,4-267,0 м³/га залежно від типу лісу, а фактична продуктивність змінюється в межах 45,3-89,2% від потенційно можливої, що свідчить про значний резерв (54,7-10,8%) для підвищення продуктивності даних насаджень.

Відтворення дубових деревостанів в умовах промислового забруднення середовища.

Характеристика інтенсивності плодоношення дубових насаджень. Дослідження плодоношення дуба в зоні викидів цементного пилу показали, що урожайність дубових насаджень, встановлена за шкалою В.Г. Каппера, становить 1,2-1,7 бала. Як у зоні седиментації цементного пилу, так і на контролі, інтенсивність плодоношення дуба не перевищує 3 балів (оцінка врожаю - „середній”). На контрольних пробних площах частка дерев з повною відсутністю жолудів (бал плодоношення „0”) становить 12,4-19,4%. Частка дерев із середньою урожайністю змінюється від 3,6 до 4,8%. У зоні інтенсивної седиментації цементного пилу відсоток дерев без врожаю та з середньою врожайністю коливається в межах 6,8-11,5% та 3,1-7,9% відповідно.

Виявлено, що у даній техногенній зоні спостерігається підвищення плодоношення насаджень по мірі їх наближення до підприємства. Зокрема, якщо на відстані понад 10 км від комбінату в зоні забруднення та на контролі інтенсивність плодоношення складала 1,2-1,4 бала, то при наближенні до джерела емісії цей показник уже був у межах 1,4-1,6 бала.

Порівнянням біометричних показників жолудів в зоні емісії та на контролі виявлено, що вплив забруднення зумовив певну пригніченість в розвитку жолудів та зниження їх маси у міру наближення до підприємства. Якщо на контролі середня маса жолудя становила 2,59 г, то при наближенні до підприємства вона зменшувалась на 2-14% і безпосередньо біля джерела викидів складала 1,81 г, тобто 65% від контрольної. Середні довжина та товщина жолудів знизились відповідно із 24,07 см до 21,8 см та із 13,68 см до 11,72 см, тобто на 9% та 14%. Отже, не зважаючи на посилення інтенсивності плодоношення, при наближенні до підприємства параметричні показники жолудів знижуються, що відображається також на зміні як середніх, так і екстремальних їх значень.

Аналогічне явище спостерігається також у зоні фітотоксичного впливу на лісові насадження промислових викидів РВАТ „Азот”. У міру наближення до підприємства та погіршення санітарного стану інтенсивність плодоношення дубових лісостанів підвищується (рис. 5). Однак, вона тут є більш яскраво вираженою, ніж у зоні викидів цементного пилу, і коливається в межах 0,8-1,9 бала.

Рис. 5. Інтенсивність плодоношення дуба звичайного у зоні забруднення викидами азотного виробництва на різній віддалі від підприємства

Характеристика розвитку самосіву і підросту. У вологій грабовій діброві техногенної зони ВАТ „Миколаївцемент” природне насіннєве відновлення дуба проходить незадовільно. Причиною цього є інтенсивний розвиток граба, частково, клена та чагарникових порід. Під наметом деревостанів у складі підросту домінує граб, як домішка трапляються клен, липа, черемха. Кількість дубового підросту у даному типі лісу коливається від 0,22 до 0,39 тис. шт./га, у той час як на контролі верхня межа цього показника сягає 0,42 тис. шт./га.

У похідних деревостанах - дубняках вологої грабово-дубової бучини задовільно відновлюється тільки граб. У складі підросту як домішка трапляються також клен гостролистий, ясен звичайний, липа дрібнолиста. Дуб звичайний та бук лісовий представлені поодинокими екземплярами. Як правило, у складі підросту 6-10 одиниць граба, 1-2 одиниці клена, липи та ясена. Поширення підросту нерівномірне. За браком освітлення у високоповнотних деревостанах та сильного підлуговування ґрунту життєвість підросту значно знижена. Кількість підросту дуба тут складає від 0,34 до 0,53 тис. шт./га.

У зоні впливу викидів РВАТ „Азот” найуспішніше відновлюється граб. У грабових дібровах його частка у складі підросту сягає 40%. Окрім граба у складі підросту трапляються осика (10%), клен (10%), ясен (10%), сосна, береза, ялина (до 10%). Кількість підросту дуба тут складає 1,1-1,84 тис. шт./га

Основною складовою підросту є граб і у грабово-дубово-соснових судібровах. Його частка тут сягає 55%. Як домішка трапляються клен, липа, береза, сосна, ялина, дуб (усі в межах 10%). Зрідка зустрічаються осика й вільха. Підріст, як правило, рідкий, стан його незадовільний. Кількість підросту дуба коливається від 0,61 до 1,96 тис. шт./га.

У насадженнях даної зони спостерігається залежність кількості підросту (N) від віку (A) та повноти деревостанів (P), яка описується рівнянням: N=2,6621-0,0001•A-2,2269•P. Коефіцієнти кореляції між кількістю підросту та віком і повнотою відповідно становлять 0,65 та -0,73.

Вплив трав'яного вкриття на поновлення дубових насаджень. В результаті забруднення цементним пилом відбуваються як якісні, так і кількісні зміни у трав'яному вкритті. Якісні зміни полягають у тому, що окремі види трав'яного покриву в зоні критичного для них рівня забруднення зовнішнього середовища, випадають з флористичного складу.

Ценоморфна структура трав'яного вкриття у дубових насадженнях техногенної зони ВАТ „Миколаївцемент” свідчить про зменшення проективного покриття лісових (Asarum europaeum L., Hepatica nobilis Mill., Athyrium filix femina L.) та лісо-рудеральних (Urtica dioica L., ) видів при наближенні до підприємства (відповідно з 40,9% до 33,1% та з 52,2% до 38,3%), що вказує на порушення лісового середовища біля джерела забруднення (рис. 6). Активізуються лучні види трав (Glechoma hederacea L., Ajuga reptans L.). Якщо на найбільшій відстані від підприємства частка лісо-лучних видів становила 6,3%, то при наближенні до комбінату ця частка зросла до 28,6%.

Рис. 6. Ценоморфна структура трав'яного покриву дубняків у регіоні дії ВАТ „Миколаївцемент”

У міру наближення до джерела забруднення проективне покриття усіх видів, за винятком плюща звичайного (Hedera helix L.), зменшується. Найбільш різке зниження проективного вкриття при наближенні до підприємства відмічене у таких видів як яглиця звичайна (Aegopodium podagraria L.) - з 25% до 10%; зеленчук жовтий (Galeobdolon luteum Huds.) - з 15% до 3%; печіночниця звичайна (Hepatica nobilis Mill.) - з 10% до 2%.

Осока волосиста (Carex pilosa Scop.), кропива дводомна (Urtica dioica L.), розрив-трава звичайна (Impatiens noli-tangere L.), квасениця звичайна (Oxalis acetosella L.), зірочник ланцетовидний (Stellaria holostea L.), горлянка повзуча (Ajuga reptans L.) при наближенні до зони максимального рівня забруднення, випадають із флористичного складу трав'янистого покриву.

Серед гігроморф переважають гігрофільні (в основному, за рахунок широкого розповсюдження розрив-трави звичайної (Impatiens noli-tangere L.)) та мезоксерофільні види (рис. 7).

Рис. 7. Гігроморфна структура трав'яного покриву дубняків у регіоні дії ВАТ „Миколаївцемент”

В усіх гігроморф рівень проективного покриття зростає з віддаленням від підприємства до межі 6-7 км, після чого спостерігається значний спад. Це спричинено коливанням умов зволоження за рахунок зрідження деревостанів.

Серед трофоморф відмічається аналогічне явище спаду проективного покриття як мезотрофів, так і мегатрофів, за межею 6 км від підприємства (рис. 8). Це є свідченням того, що за межею шестикілометрової зони впливу викидів ВАТ „Миколаївцемент”, внаслідок забруднення, відбувається зміна не тільки умов зволоження, а й трофного режиму ґрунтів.

Рис. 8. Трофоморфна структура трав'яного покриву дубняків у регіоні дії ВАТ „Миколаївцемент”

Для насаджень, що перебувають під впливом аеротехногенних викидів Рівненського ВАТ „Азот”, встановлена залежність між кількістю самосіву й підросту (N) та віддаленням від підприємства (L) і ступенем трав'яного вкриття (R) (рис. 9). Дана залежність описується рівнянням: N=0,9236+0,0146•R+0,0024•L.

Рис. 9. Зміна кількості самосіву і підросту дуба звичайного залежно від ступеня проективного трав'яного покриття та віддалі від підприємства

Про наближенні до підприємства зростання кількості самосіву і підросту можливе за умови зниження проективного трав'яного вкриття, що є неможливим через порушення ґрунтового та повітряного середовища внаслідок аеротехногенного забруднення, активізацію біля джерела емісії лучної рослинності та високе задерніння ґрунту. Зростанню ж кількості самосіву та підросту в міру віддалення від підприємства не перешкоджає збільшення ступеня трав'яного вкриття.

ВИСНОВКИ І РЕКОМЕНДАЦІЇ

У дисертації наведені результати досліджень сучасного стану, продуктивності та особливостей поновлення дубових деревостанів, які ростуть в умовах аеротехногенного забруднення довкілля на Західному Поліссі та Прикарпатті. Охарактеризовано особливості впливу промислових викидів у атмосферу на дубняки через зміну їх лісівничо-таксаційних показників, потенційну та фактичну продуктивність у різних типах лісу. Виявлено негативний вплив аеротехногенного забруднення довкілля на репродуктивні особливості дубняків та їх поновлення. Результати досліджень за темою дисертаційної роботи дають підстави для наступних узагальнень:

1. Під впливом промислових викидів в атмосферу суттєво погіршується санітарний стан дубових деревостанів. В умовах забруднення довкілля викидами цементного виробництва санітарний стан насаджень гірший, ніж у зоні викидів азотного, не зважаючи на сприятливі гідрологічні та ґрунтові умови. Середній індекс санітарного стану у техногенній зоні ВАТ „Миколаївцемент”, залежно від лісівничо-таксаційних показників насаджень та віддалі до джерела забруднення, змінюється від 1,70 до 3,44 од., у зоні ВАТ „Рівнеазот” - від 1,85 до 2,86 од.

2. Стійкість дубняків у зонах впливу викидів промислового виробництва залежить від складу насаджень. Порівняно з чистими дубовими, стійкішими виявились деревостани з домішкою граба та бука. Індекс санітарного стану насаджень з домішкою цих порід не перевищує 2,35 на різній відстані від джерела забруднення, в той час як для чистих насаджень ця величина сягає 2,61. Індекс стану дуба у даному випадку становить: 1,70-2,96 - у змішаних, 1,78-3,44 - у чистих насадженнях.

3. Виявлено синергічний ефект негативного впливу щорічного підтоплення дубових насаджень та викидів промисловим підприємством на продуктивність деревостанів. Частка всихаючих і сухостійних дерев на заплавних ділянках сягає 12,5-21,6%. Позазаплавні дубові лісостани мають кращий санітарний стан, але є також сильно ослабленими, кількість всихаючих та сухостійних дерев у них складає 9-20 %.

4. В умовах техногенного забруднення викидами цементного виробництва спостерігається зміщення фенологічних фаз розвитку дубових деревостанів. Набухання бруньок, розпускання листя, цвітіння, дозрівання жолудів починається на 5-15 днів раніше, ніж у звичайних умовах, а тривалість фаз сезонного розвитку дерев збільшується.

5. У старшому віці насадження за участю дуба пошкоджуються інтенсивніше, ніж у молодому. Найбільшим чином це відображається на стиглих та перестійних деревостанах. Якщо індекс стану молодняків і середньовікових насаджень становить 1,91-2,07 од., то у пристигаючих деревостанах цей показник зростає до 2,17од. і у стиглих та перестійних складає 2,21-2,75 од.

6. При зниженні зімкнутості намету деревостанів, зріджуванні лісових масивів на узліссях зростає ефект токсичного впливу на них. Індекс стану дерев дуба звичайного, що знаходяться на узліссі лісових масивів становить 1,84-2,48од. З віддаленням від стіни лісу в глибину лісового масиву індекс стану дерев знижується до 1,78-2,37.

7. Під впливом техногенного забруднення змінюються репродуктивні особливості дубових насаджень, спостерігається поліпшення плодоношення, зниження маси жолудів. Виявлено достовірну залежність між середнім балом плодоношення дуба (у) та його індексом стану (х), що виражається рівнянням: y=0,3396x+0,7049, а також між середнім балом плодоношення (у) та віддаллю до джерела забруднення (х), що виражається рівнянням: y=-0,1245x+2,4331.

8. Природне насіннєве поновлення дуба в регіоні досліджень є незадовільним. Чисельність підросту дуба, залежно від стану, в умовах цементного виробництва становить 0,22-0,57 тис. шт./га, в умовах азотного відповідно 0,57-1,84 тис. шт./га. З наближенням лісостанів до джерела забруднення кількість підросту в них збільшується, але успішного поновлення насаджень це не забезпечує.

9. У вологих гігротопах дуб відновлюється гірше, ніж у свіжих, що пояснюється негативним впливом трав'яного покриву та підліску, які більш інтенсивно розвиваються у вологих умовах, на появу та розвиток самосіву і підросту дуба.

10. З метою підвищення біологічної стійкості, продуктивності та відтворення корінних дубових лісостанів, що ростуть в умовах інтенсивного аеротехногенного впливу рівнинної частини заходу України, рекомендується:

· при створенні лісових культур дуба доцільно вводити домішку граба та бука, оскільки дані породи є більш стійкими до аеротехногенного забруднення та впливу патогенних організмів.

· для покращення ведення лісового господарства в аеротехногенних умовах на площах, що піддаються щорічному затопленню, доцільно виділяти заплавні варіанти типів лісу.

· знизити вік головних рубань для дубових насаджень, що ростуть у зонах аеротехногенного впливу.

· в зонах промислових виробництв слід створювати дубові насадження з максимально допустимою повнотою та проводити доглядові рубання низької інтенсивності.

· застосовувати вибіркові та поступові способи рубань задля збереження попереднього поновлення дуба.

· практикувати створення піднаметових культур дуба звичайного у дубових лісостанах, що зазнають аеротехногенного впливу.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Статті у фахових виданнях

1. Новак А.А. Сучасний стан дубових насаджень у техногенній зоні ВАТ „Миколаївцемент” // Науковий вісник: Збірник науково-технічних праць. - Львів: УкрДЛТУ. - 2005. - Вип. 15.1. - С. 53-57.

2. Мазепа В.Г., Новак А.А. Типологічна оцінка дубових насаджень техногенної зони ВАТ „Миколаївцемент” // Науковий вісник: Збірник науково-технічних праць. - Львів: НЛТУ України. - 2005. - Вип. 15.5. - С. 34-42. Особистий внесок здобувача: Порівняльна характеристика продуктивності заплавних і суходільних лісостанів дуба у техногенній зоні ВАТ „Миколаївцемент”.

3. Мазепа В.Г., Новак А.А. Типологические особенности устойчивости лесных насаждений в техногенной зоне РОАО „Азот” // Проблемы лесоведения и лесоводства: Сборник научных трудов. - Гомель: Институт леса НАН Беларуси. - 2005. - Вып. 63. - С. 485-487. Особистий внесок здобувача: відображення результатів дослідження продуктивності насаджень з перевагою дуба у техногенній зоні РВАТ „Азот”.

4. Новак А.А. Поновлення дубових лісостанів у техногенній зоні Рівненського ВАТ „Азот” // Лісове господарство, лісова, деревообробна і паперова промисловість: Збірник науково-технічних праць. - Львів: НЛТУ України. - 2006. - №30. - С. 87-91.

Статті, тези та матеріали конференцій:

5. Новак А.А. Забруднення атмосфери цементним пилом та його вплив на лісові насадження Прикарпаття // Динаміка наукових досліджень-2004: Матеріали Міжнародної науково-практичної конференції - Дніпропетровськ: Наука і освіта. - 2004. - Том 34. - С. 20-21.

6. Новак А.А. Особливості ушкодження дубових лісостанів у техногенній зоні ВАТ „Миколаївцемент” // Стан і перспективи природного та штучного поновлення лісів: Матеріали Всеукраїнської науково-практичної конференції студентів та аспірантів вищих навчальних закладів. - Харків: ХНАУ. - 2005. - С. 82-85.

7. Новак А.А. Поновлення дубових деревостанів у техногенній зоні РВАТ „Азот” // Лісівництво України в контексті світових тенденцій розвитку лісового господарства: Матеріали Міжнародної науково-практичної конференції, присвяченої 150-річчю витоків кафедри лісівництва НЛТУ України. - Львів: НЛТУ України. - 2006. - С. 26-27.

Размещено на Allbest.ru