УКРАЇНСЬКИЙ ОРДЕНА “ЗНАК ПОШАНИ” НАУКОВО-ДОСЛІДНИЙ
ІНСТИТУТ ЛІСОВОГО ГОСПОДАРСТВА ТА АГРОЛІСОМЕЛІОРАЦІЇ
ім. Г.М.ВИСОЦЬКОГО

Коваль Ірина Михайлівна

УДК 630*425: 630*561.24

Динаміка радіального приросту і санітарного стану соснових деревостанів в умовах аеротехногенного забруднення в Поліссі та СТЕПУ

06.03.03 – лісознавство і лісівництво

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата сільськогосподарських наук

Харків-2002

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Українському ордена “Знак Пошани“ науково-дослідному інституті лісового господарства та агролісомеліорації ім. Г.М. Висоцького Державного комітету лісового господарства України

Науковий керівник: кандидат сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник Ворон Володимир Пантелеймонович, Український науково-дослідний інститут лісового господарства та агролісомеліорації ім. Г.М.Висоцького, завідувач лабораторії екології ландшафтів та агро-лісомеліорації.

Офіційні опоненти:

Доктор сільськогосподарських наук, професор Остапенко Борис Федорович, Харківський державний аграрний університет Міністерства аграрної політики України, завідувач кафедри лісівництва.

Кандидат сільськогосподарських наук, Мазепа Василь Григорович, Український державний лісотехнічний університет Міністерства освіти України, доцент кафедри лісівництва

Провідна установа

Національний аграрний університет Кабінету Міністрів України, кафедра лісівництва навчально-наукового інституту лісового і садово-паркового госпо-

дарства, м. Київ

Захист відбудеться “__25__“ __березня___________ 2002 р. о 10 00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 64.828.01 в Українському ордена “Знак Пошани”

науково-дослідному інституті лісового господарства та агролісомеліорації ім. Г.М.Висоцького за адресою: 61024, м. Харків, вул. Пушкінська, 86

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Українського ордена “Знак Пошани” науково-дослідного інституту лісового господарства та агролісомеліорації за адресою: 61024, м. Харків, вул. Пушкінська, 86

Автореферат розісланий “13“ лютого 2002 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Михалків В.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Проблема аеротехногенного пошкодження лісових екосистем дуже важлива, особливо для України, яка має потужний промисловий потенціал. Вивчення впливу атмосферного забруднення на соснові ліси провадиться тривалий час, проте реакція лісових деревостанів в умовах зменшення забруднення мало досліджена. Хоча факти негативного впливу посух та недостатнього зволоження на стан та радіальний приріст Pinus sylvestris L. в умовах атмосферного забруднення відомі, роль спільного впливу повітряного забруднення та клімату на ці показники залишається мало вивченою.

У зв’язку з цим ретроспективний аналіз радіального приросту насаджень та стану лісових екосистем з урахуванням техногенного навантаження та погодних умов є актуальним.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження виконувалися в лабораторії екології Українського науково-дослідного інституту лісового господарства та агролісомеліорації в рамках держбюджетних тем: № 11 “Розробити методику діагностики та провести комплексне зонування пошкодження лісів України техногенним забрудненням як основи для ведення лісового госпо-

дарства” (1996-1998 рр., № державної реєстрації 0196U100526); № 4 “Дослідити антропогенну трансформацію лісів зелених зон України і розробити заходи щодо поліпшення їх стану та посилення екологічних функцій” (1999-2001 рр., № державної реєстрації 0197U001796).

Мета і завдання досліджень. Метою роботи було вивчення динаміки стану насаджень і радіального приросту дерев сосни звичайної під впливом аеротехногенних та кліматичних чинників у лісовій та степовій зонах України.

Завдання досліджень: –

простежити динаміку санітарного стану соснових деревостанів у Волинському Поліссі та Східному Степу під впливом повітряного забруднення різної інтенсивності;

–

вивчити особливості динаміки приросту ранньої та пізньої деревини сосни;

–

аеротехногенного забруднення та кліматичними показниками.

Об’єкт досліджень – динаміка радіального приросту та санітарного стану соснових насаджень в умовах аеротехногенного забруднення.

Предмет досліджень – соснові деревостани, що перебувають під впливом викидів Рівненського відкритого акціонерного товариства (РВАТ) “Азот” у Поліссі та Лисичансько-Рубіжансько-Сєверодонецької промагломерації (ЛРСПА) у Степу.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше в Україні виявлено зв’язки динаміки радіального приросту та санітарного стану соснових насаджень в умовах зниження техногенного навантаження. Розроблено регресійні моделі залежності індексів санітарного стану P. sylvestris від відстані до джерел забруднення.

Для насаджень Полісся та Степу доведено залежність зміни радіального при-

росту сосни від аеротехногенного забруднення та кліматичних показників. Проведено апробацію методики обробки даних радіального приросту сосни за пакетом програм Міжнародного банку даних деревних кілець (ITRDB). Отримано регресійні моделі залежностей між радіальним приростом сосни та показниками забруднення для деревостанів Волинського Полісся.

Практичне значення одержаних результатів. Апробовано методику дендрохронологічних досліджень, придатну для екологічного моніторингу II рівня з метою діагностики пошкодження деревостанів промисловими викидами в помірній зоні.

Отримані результати досліджень доцільно використовувати також для:

1) встановлення причинно-наслідкових зв’язків при діагностиці стану лісових екосистем під впливом повітряного забруднення;

2) створення прогнозних моделей змін радіального приросту дерев сосни звичайної, що зазнають впливу повітряного забруднення;

3) розробки нормативів антропогенних навантажень на ліси.

Особистий внесок здобувача полягає у постановці задач, розробці теоретичних положень дисертації, деталізації методик досліджень динаміки радіального приросту та санітарного стану соснових деревостанів під впливом повітряного

забруднення в умовах лісової та степової зон, збиранні даних та їх аналізі.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації представлено на науково-практичній конференції молодих вчених і фахівців “Актуальні питання ботаніки і екології” (Харків, 1996), IV Міжнародній конференції “

Франція і Україна. Науково-практичний досвід у контексті діалогу національних культур” (Дніпропетровськ, 1997); міжнародних науково-практичних конференціях “Экология и молодежь. Исследования экосистем в условиях радиоактивного и техногенного загрязнения окружающей среды”, (Гомель, Білорусь, 1998) і “Региональные проблемы прикладной экологии” (Бєлгород, Росія, 1998), міжнародній конференції молодих вчених “Лес, наука и молодежь” (Гомель, Білорусь, 1999), міжнародних конференціях EURODENDRO-99 (Мальборк, Польща, 1999), EURODENDRO-2001 (Любляна, Словенія, 2001) і “Tree Rings and People” (Давос, Швейцарія, 2001), міжнародній науково-виробничій конференції “Сбережение и улучшение лесов Восточной Европы” (Гомель, Білорусь, 2001). У закінченому вигляді дисертаційну роботу розглянуто на розширеному засіданні лабораторії екології ландшафтів та агролісомеліорації УкрНДІЛГА.

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 14 робіт, із яких 8 статей (4 – у фахових журналах) і 6 публікацій у матеріалах і тезах конференцій.

Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, 7 розділів, висновків та рекомендацій, списку використаних джерел і додатків. Загальний обсяг роботи 214 сторінок, у тому числі 15 таблиць, 52 рисунки, 22 додатки. Список використаних літературних джерел містить 256 найменувань.

Зміст роботи

1. Стан насаджень. Радіальний приріст як показник продуктивності
деревостанів під впливом зовнішніх факторів (огляд літератури)

У розділі проаналізовано і узагальнено матеріали, які характеризують закономірності впливу повітряного забруднення та клімату на стан та радіальний приріст соснових деревостанів; окреслено проблеми діагностики пошкоджень. Описано підходи до використання критеріїв оцінки стану деревостанів (Алексеев, 1982; Алексеев и др., 1988; Гетко, 1989; Duinker, 1987; Oren et al., 1989; Ярмышко, 1997).

Динаміка радіального приросту дерев відображає вплив на формування деревини комплексу екологічних факторів (Шиятов, 1986 Кайрюкштис, 1980, 1987; Колищук, 1967, 1979; Douglass, 1936), в т. ч. антропогенного впливу (Vins 1961, 1962; Lovelius, 1997; Стравинскене, 1980; Лиепа, 1985; Шовган, 1987; Грицан, 1990). Реакція рослин на дію повітряного забруднення залежить від складу токсикантів, їх концентрації, експозиції, віку насаджень, резистентності окремих видів дерев (Алексеев, 1990; Илькун, 1971, 1978; Николаевский, 1989; Duinker, 1987; Смит, 1985; Ворон, 1983; Voron et al., 1997). Несприятливі погодні умови (морози, посухи, висока відносна вологість повітря) посилюють реакцію рослин на забруднювачі (Сергєєва, 1971).

Однак до цього часу залишаються невирішеними питання, пов’язані з реабілітацією насаджень після зменшення техногенного впливу; механізмами спільного впливу комплексу токсикантів та кліматичних чинників на стан сосняків та формування радіального приросту сосни звичайної; розробка єдиного підходу до системи збору та обробки дендрохронологічної інформації.

2. Програма, методика, об’єкти та обсяг виконаних робіт

Програмою досліджень відповідно до мети роботи передбачалося:

1.

забруднення в лісовій (в районі РВАТ “Азот”) та степовій (в районі ЛРСПА) зонах.

2. Дослідити динаміку радіального приросту сосни під впливом повітряного забруднення промисловими викидами та кліматичних факторів, у т. ч. в умовах зниження аеротехногенного навантаження.

3. Виявити особливості динаміки формування ранньої та пізньої деревини.

4. Дослідити вплив клімату і аеротехногенного забруднення на формування ранньої та пізньої деревини сосни в зоні дії викидів підприємств ЛРСПА.

5. Встановити особливості динаміки радіального приросту сосни з урахуванням внутрішньоценотичних відносин у деревостанах.

Базовим у дослідженнях був метод порівняльної екології (Погребняк, 1968). При цьому досліджували соснові насадження у різних природних зонах – лісовій та степовій, а у межах насадження – на екологічних профілях, де пробні площі було закладено на різній відстані від джерел викидів у напрямку панівних вітрів: в лісовій зоні – на відстані 4,5; 7,5; 10 та 20 км від підприємства РВАТ “Азот”; у степу – на відстані 3; 5,3; 7,1 та 30 км від промзони ЛРСПА.

Процес деградації соснових деревостанів оцінено за категоріями санітарного стану дерев з урахуванням класів Крафта в межах пробних ділянок екопрофілів. Стан як окремих дерев, так і деревостану в цілому оцінювали згідно з методичними положеннями “Санітарних правил у лісах України” (1995) з урахуванням “Рекомендаций по повышению устойчивости зеленых насаждений к техногенному загрязнению атмосферы выбросами аммиака, сернистого ангидрида, окислов азота в условиях лесной и степной зон Украинской ССР” (Пастернак и др., 1987), розроблених лабораторією екології УкрНДІЛГА.

Ширину радіального приросту визначали шляхом замірів мікроскопом МБС-1 кернів деревини, відібраних буравом Преслера (із 25 дерев у напрямках північ-південь, захід-схід на висоті стовбурів 1,3 м). Ступінь подібності дендрорядів оцінювали методами кореляційного аналізу.

Отримані дані обробляли за програмами Міжнародного банку даних деревних кілець (ITRDB) (Fritts, 1976). Якість вимірювання кілець контролювали за програмою COFECHA шляхом перехресного датування між серіями вимірювань. За допомогою програми ARSTAN обчислено хронології: STANDART, RESIDUAL, ARSTAN.

При обчисленні STANDART-хронології з серій вимірювань вилучали вікові тренди. Для цього до кожної індивідуальної серії підбирали криві для моделювання росту, які апроксимували негативною експонентою. Для отримання серій без трендів значення вимірювань у кожній серії ділили на відповідні значення кривої апроксимації, потім обчислювали середньоарифметичне індивідуальних серій. Без авторегресійного аналізу створюється тільки ця версія хронології.

Версія хронології RESIDUAL обчислювалася подібним способом, але із залишкових серій одновимірного авторегресійного моделювання. При цьому отримано апроксимацію для авторегресійного процесу для кожної серії окремо і знайдено середньоарифметичні значення індивідуальних серій.

Хронологію ARSTAN обчислено на основі коефіцієнтів авторегресії, отриманих при багатовимірному авторегресійному моделюванні. У залишкову хронологію повертається авторегресійна модель, якій властива циклічність. Це спроба “захопити” якомога більше кліматичних сигналів (Cook, 1985).

Індекси радіального приросту обчислювали для кожного дерева, потім вираховували середні для пробних площ. Проведено статистичну обробку матеріалу, кореляційний та регресійний аналізи залежностей радіального приросту від кліматичних

умов та обсягів викидів забруднювачів. Для кореляційного аналізу використано клі-матичні показники за різні частини вегетаційного періоду та гідрологічного року. Встановлено зв’язки між індексами радіального приросту та гідротермічними індексами: Бітвінскаса О1 і О3 (Бітвінскас, 1974), W, Хромова, (Хромов, 1974); індексами арідності, плювіофактором Ланга, розрахованими за підпрограмою ITRDB ARI (Cook et al, 1981; Fritts, 1976).

У випадках високих коефіцієнтів кореляції між індексами приросту та обсягом викидів проведено регресійний аналіз (апроксимація кривими 2-го та 3-го ступеню, які дали можливість прогнозувати мінливість приросту). Точність оцінки (надійність функцій) визначено за коефіцієнтами детермінації R2 (Уткин и др., 1987).

Об’єктами досліджень були чисті соснові культури 65-70 річного віку. Повнота становить 0,41-0,73 (Полісся) та 0,63-0,97 (Степ). Бонітет насаджень в Поліссі Iа - II, у Степу – I - IV. Запас насаджень – 182 - 445 м3/ га у Поліссі, 112 - 371 м3/ га – у Степу. У лісовій зоні на пробних площах тип лісорослинних умов - свіжий сугруд (С2); у степовій – свіжа субір (В2).

3. Фізико-географічна характеристика районів досліджень

Волинське Полісся. Район досліджень розташований на межі лісової та лісостепової зон, у межах двох фізико-географічних районів: Костопільського та Цуманського фізико-географічної області Волинського Полісся. Клімат помірно-континен-таль-ний. Середньорічна температура повітря становить +6,9С, річна сума опадів – 680 мм із амплітудою 300 - 1000 мм. Грунти дернові слабо- і середньопідзолисті. Лісистість території становить від 10 до 50%, у середньому – 29%.

Східний Степ. Район досліджень належить до Сіверськодонецького фiзико-географiчного району Старобiльскої степової області. Клімат континентальний з вираженими посухо-суховiйними явищами, що особливо різко проявляються в окремі роки. Середньорічна температура повітря + 7,8С. Літо спекотне, кількість днів з температурою більше 30С – 30. Річна сума опадів в середньому становить 460-520 мм, випаровування – 580-650 мм. Грунти дернові супіщані та піщані. Соснові бори приурочені до піщаних терас рік. Лісистість території становить 8,6%.

4. Характеристика повітряного забруднення викидами РВАТ “Азот” та підприємств ЛРСПА.

РВАТ “Азот” є одним з найпотужніших джерел забруднення атмосфери у Волинському Поліссі, середньорічний обсяг викидів якого у період 1976-1989 рр. становив 33,9 тис. т / рік, а в період економічного спаду 1991-1995 рр. – 4,6 тис. т / рік.

У Східному Степу підприємства трьох міст: Сєверодонецька, Лисичанська, Рубіжного утворюють промагломерацію – ЛРСПА. Основними джерелами викидів у цьому районі є: СВО “Азот”, Лисичанський содовий та нафтопереробний заводи.

В обох природних зонах промислове забруднення атмосфери подібне за хімічним складом. Домінантними фітотоксикантами є: SO2 (36%), NOx (3,5%), NH3 (1,4-6%). Гази та аерозолі кислот у викидах становлять 80 - 94%. Проте інтен-

сивність навантаження на досліджуваних екопрофілях була різною: за період 1985-1993 рр. середньорічний обсяг викидів у Поліссі становив 15,2 тис. т/рік, у Степу – 153,1 тис. т/рік. Це пов’язано з тим, що у лісовій зоні джерело забруднення є локальним, а у степовій зоні об’єкти розташовані в районі трьох міст (промагломерації).

5. Вплив атмосферного забруднення та кліматичних факторів на стан
соснових деревостанів

Динаміка стану насаджень під впливом викидів РВАТ “Азот”. Перші обстеження стану цих деревостанів було проведено співробітниками лабораторії екології лісу УкрНДІЛГА у 1979 р., коли в результаті аварійного викиду фітотоксикантів почалося масове всихання лісових насаджень.

Різке погіршення стану насаджень тривало з 1979 до 1983-1984 рр. Так, з

1982 до 1983 р. індекс стану на найближчій до комбінату пробній площі збільшився з 2,31 до 3,55, кількість сухостою збільшилася на 10%, а здорових дерев – зменшилася з 41% до нуля. Насадження з категорії ослаблених перейшло до категорії всихаючих. Подальші три роки насадження в зоні дії забруднення РВАТ “Азот” перебували під впливом зростання обсягу викидів, до якого додалася посуха 1987 р. (рис. 1).

Незважаючи на зменшення емісій наприкінці 80-х – на початку 90-х рр., стан насаджень погіршився. Це пов’язано з тим, що сосняки ще не вийшли зі стану стресу, викликаного забрудненням, а дія посух 1990 та 1992 рр. призвела до подальшої їх деградації. Процес стабілізації стану намітився лише у 1993 р. У цей же час спостерігалося деяке збільшення охвоєння крон, частка сухостою не перевищувала 3%.

У 1994-1995 рр., незважаючи на зменшення кількості викидів до 1,8 тис. т/рік, зона пошкодження досягала 20 км. Найближчі до комбінату насадження більшою мірою пошкоджувалися емісіями. Посухи додатково пригнічували стан дерев.

Значення індексів санітарного стану мають чіткий просторовий розподіл: зв’язки між ними та відстанню від джерела забруднення описуються рівняннями 2-го ступеню.

Динаміка стану насаджень під впливом викидів підприємств ЛРСПА. Систематичні обстеження стану цих деревостанів розпочато співробітниками лабораторії екології лісу УкрНДІЛГА з 1982 р. За період досліджень забруднення атмосфери регіону зумовило розширення зони пошкодження: у 1982-1984 рр. здоровими насадження були на відстані 7,1 км від промзони, а у 1985-1990 рр. на відстані до 8,6 км стан сосняків був уже на межі між здоровими та ослабленими. У другій половині 80-х років стан насаджень на відстані до 4,5 км характеризувався як “сильно ослаблені”. Він погіршувався внаслідок сукупної дії дефіциту вологи та аеротехноґенного забруднення у 1984, 1986, 1990 та 1994 рр. На період спаду виробництва (1994-1995 рр.) у степовій зоні сосняки пошкоджувалися навіть на віддалі 30 км від джерел забруднення (рис. 2).

Рис. 1 Динаміка стану сосняків під впливом викидів РВАТ “Азот” та опадів за квітень-серпень

Рис. 2. Динаміка стану сосняків під впливом викидів підприємств ЛРСПА та суми опадів за квітень-серпень

У 90-тi роки на всіх пробних площах екопрофілю тенденція до погіршення стану насаджень, незважаючи на зменшення викидів, пояснюється післядією забруднення та посух.

Залежність санітарного стану сосняків від відстані до промзони описується рівняннями 2-го ступеню.

Співвідношення індексів стану у 1992-1994 рр. між найближчим до джерела забруднення деревостаном і контролем в обох зонах дорівнювало 1,7. У лісовій зоні санітарний стан насаджень був гірший, ніж у степовій, незважаючи на сприятливіші гідротермічні та грунтові умови. Це можна пояснити тим, що, згідно з теорією адаптації (Кулагін, 1974), сосняки в посушливих умовах степу більш адаптовані до дефіциту вологи, тому стійкіші проти забруднення. В умовах більш вологого клімату Полісся кислі фітотоксиканти SO2, NOx, що викидаються підприємством РВАТ “Азот”, перетворюються у кислоти, що сприяє більшому пошкодженню лісових екосистем. Напрямок змін санітарного стану сосняків зумовлений впливом різних комбінацій несприятливих екологічних факторів. Так, стан досліджуваних насаджень погіршувався у Поліссі у 1983, 1987, 1990, 1992, а у Степу внаслідок синергічної дії повітряного забруднення й посухи у 1984, 1986, 1990 та 1994 роки.

6. Радіальний приріст сосни під впливом викидів РВАТ “Азот” та комплексу кліматичних факторів (Полісся)

Вплив викидів РВАТ “Азот” і клімату на динаміку радіального приросту сосни. До початку забруднення динаміку приросту сосни визначали кліматичні фактори. За величиною комплексного показника О3, який відображає гідротермічні умови за три попередніх та поточний роки, виявлено роки зі сприятливими (1951, 1953, 1955 1959, 1961 та 1968 рр.) та несприятливими (1952, 1954, 1956, 1960 та 1965 рр.) умовами для росту дерев. Реакція приросту всіх дерев як на стрес-фактори, так і на оптимальне співвідношення тепла та вологи запізнюється на 1-3 роки.

Після пуску РВАТ “Азот” (1969 р.) найбільш помітне та синхронне зниження приросту в зоні сильного та помірного забруднення повітря від бувалося в роки з екстремальними кліматичними умовами: в період посух, коли опадів за гідрологічний рік зафіксовано менше 420 мм, та в роки підвищення хімічної “агресивності” фітотоксикантів, спричиненої максимальною кількістю опадів (більше 600 мм за гідрологічний рік) і високою вологістю повітря.

Після аварійного викиду токсикантів навесні 1979 р. відбулося різке зменшення радіального приросту на найближчій до комбінату пробній площі (4,5 км) – на 30% у порівнянні з контролем (рис 3). Цей разовий викид відбувався на фоні безвітряної антициклональної погоди, і тому в повітрі відмічено високі концентрації фітотоксикантів.

Порівняння динаміки індексів радіального приросту та обсягів викидів (рис. 3) свідчить про лімітування радіального приросту атмосферним забрудненням на відстані 4,5 км від джерела забруднення у період максимальної кількості викидів (1976-1988 рр.). У більш віддалених деревостанах пригнічення приросту відбувалося як під впливом кількості викидів, так і погодних умов.

Рис. 3. Динаміка радіального приросту сосни та викидів РВАТ “Азот”

Характеристика радіального приросту сосни різних класів за Крафтом та категорій санітарного стану. При зменшенні кількості викидів у 1990-1995 рр. на найближчій до комбінату пробній площі (4,5 км) спостерігалася сильніша реакція дерев III класу за Крафтом, що проявилося у більшому прирості порівняно з деревами I-го та II-го класів. На інших пробних площах ширина річних кілець збільшувалася пропорційно від V класу Крафта до I і також від VI категорії санітарного стану до I (тобто від пригнічених дерев до здорових).

Зв’язки індексів радіального приросту з кліматичними показниками та обсягом викидів токсикантів РВАТ “Азот”. Динаміка індексів приросту, гід-

ротермічного коефіцієнту О3, відносної вологості та сумарної кількості викидів свідчить про відсутність строгої синхронності їх змін (різниця у 1-2 роки). При високій вологості (>80%) збільшується пригнічення приросту сосни у зоні сильного пошкодження насаджень техногенними викидами.

Виявлено вірогідний зворотний зв’язок індексів радіального приросту із загальним обсягом викидів і обсягами окремо SO2, NОx та пилу для версій STANDART і ARSTAN, описаний рівняннями 3-го ступеня (табл.).

Найбільш чутливим до SO3 виявився деревостан, найближчий до комбінату (середні зворотні зв’язки для версій STANDART та RESIDUAL). Кореляційним аналізом не виявлено значущих зв’язків між індексами радіального приросту та кількістю викидів H3PO4, HF, HNO3, HF, та NH3, які дуже токсичні для рослин. Однак зареєстрований ряд кількості цих викидів невеликий (1980 - 1992 рр.) і частка їх у загальному обсязі незначна – 0,4-2,8%.

Таблиця

Зв’язки індексів річного радіального приросту з обсягом викидів фітотоксикантів

Показник забруднення, тис. т | Відстань від РВАТ “Азот”, км | Версії хронологій

STANDART | RESIDUAL | ARSTAN

Загальний обсяг викидів | 4,5 | -0,68* | -0,35 | -0,63*

7,5 | -0,62* | -0,16 | -0,68*

10 | -0,65* | -0,39 | -0,47+

20 | -0,40 | -0,25 | -0,55*

SO2 | 4,5 | -0,76* | -0,53+ | -0,65*

7,5 | -0,66* | -0,36 | -0,71*

10 | -0,66* | -0,51+ | -0,56*

20 | -0,55* | -0,39 | -0,65*

SO3 | 4,5 | 0,55+ | -0,48+ | -0,33

7,5 | -0,24 | -0,46 | -0,47

10 | -0,17 | -0,27 | 0,37

20 | 0,27 | -0,13 | 0,06

NOX | 4,5 | -0,65* | -0,32 | -0,70*

7,5 | -0,77* | -0,22 | -0,67*

10 | -0,87* | -0,54+ | -0,86*

20 | -0,83* | -0,51+ | -0,88*

Примітки: *- тіснота зв’язку вірогідна на 99% рівні значущості; + - тіснота зв’язку вірогідна на 95% рівні значущості.

Кореляції індексів приросту з кліматичними показниками виявилися слабкими та середніми. Встановлено, що серед комплексу гідротермічних індексів найвищі зв’язки індексів приросту спостерігалися з показником О3 після пуску РВАТ “Азот”. При забрудненні посилювався вплив на формування річних кілець зимових темпера- тур та температур за різні частини вегетаційного періоду. Крім того, при збільшенні забруднення чутливість всіх деревостанів до кількості опадів за гідрологічні роки та зимові місяці зменшувалася, а до опадів за вегетаційний період – збільшувалася.

7. Радіальний приріст сосни під впливом викидів підприємств Лисичансько-Рубіжансько-Сєверодонецької промагломерації та комплексу кліматичних факторів (Степ)

Вплив викидів підприємств промзони ЛРСПА та клімату на динаміку радіального приросту сосни. До початку 60-х років продуктивність соснових деревостанів у Степу лімітували посушливі явища, на які накладалося повітряне забруднення. Техногенне навантаження значно збільшилося після пуску СВО “Азот” у 1960 р. Протягом 1960-1990 рр. забруднення атмосфери разом із кліматичними факторами в значній мірі впливали на формування річних кілець сосни. З 1991 р. рівень техногенного навантаження значно зменшився. Проте помітне збільшення радіального приросту спостерігалося протягом 1994-1995 рр. лише на контролі (30 км від комбінату). На формування приросту в цей період впливали як післядія забруднення, так і кліматичні фактори.

Абсолютні величини річних кілець у Степу нижчі, ніж у Поліссі. Тут спостерігається таке ж запізнення реакції приросту дерев на вплив екологічних факторів на 1-3 роки, як і в лісовій зоні.

Атмосферне забруднення найбільше пригнічує радіальний приріст сосни на пробній площі, найближчій до підприємств. Тут менша, ніж на інших пробах амплітуда коливань величин радіального приросту і вужчі кільця. Це пов’язано з синергічним впливом фітотоксикантів та екстремальних кліматичних факторів. Депресії радіального приросту дерев, спричинені взаємодією посух і атмосферного забруднення, спостерігалися у 1985-88, 1991-92 та 1994 рр. (рис. 4).

Вплив комплексу зовнішніх факторів на формування ранньої та пізньої деревини сосни. Ритмічність шарів ранньої та пізньої деревини сосни подібна до мінливості всього річного кільця. Приріст ранньої деревини більш чутливий до кліматичних показників попереднього року і першої половини вегетаційного періоду поточного року (переважно температури), а пізньої - відповідно до кліматичних факторів поточного року під час її формування (переважно опадів). Збільшення з віком відсотку пізньої деревини і зменшення абсолютних величин приросту посилилися під впливом повітряного забруднення. Коливання приросту річної деревини та її складових (ранньої та пізньої) найменші в найбільш забруднених лісових екосистемах.

Зв’язки індексів радіального приросту сосни з показниками забруднення. Парним кореляційним аналізом встановлено: зворотні середні зв’язки індексів приросту річної та пізньої деревини із річним обсягом викидів підприємств ЛРСПА для деревостану, розташованого найближче до неї; 2) зворотні тісні зв’язки з концентрацією токсикантів у повітрі.

Рис. 4 Динаміка радіального приросту сосни в районі впливу викидів підприємствами ЛРСПА та динаміка викидів цих підприємств

У районі ЛРСПА зв’язки між індексами приросту сосни та показниками викидів менш тісні, ніж у лісовій зоні. Ймовірно, це пов’язано з тим, що у Поліссі джерело забруднення є локальним, а у Степу об’єкти розташовані в районі промагломерації, де важче врахувати викиди чисельних джерел забруднення. Крім того у Степу вплив посух не лише поглиблює депресію приросту, викликану забрудненням, а й деколи перекриває його вплив.

Характеристика зв’язків індексів радіального приросту з комплексом кліматичних факторів. Кореляційним аналізом виявлено середні та слабкі зв’язки між індексами радіального приросту і такими кліматичними показниками: середніми температурами за березень; сумами температур за листопад-грудень, грудень-березень, листопад-березень; сумами опадів за березень-жовтень, квітень-серпень, травень-серпень, липень-серпень, за гідрологічні та календарні роки; відносною вологістю за березень-жовтень, березень-вересень, за гідрологічні та календарні роки; показником О1, який відображає гідротермічні умови поточного року, а також гідротермічними показниками W, Торнтвейта, Вольфа. На відміну від лісової зони, де тіснішими є зв’язки з температурами, у степовій переважають зв’язки з опадами. Вплив забруднення у Степу, як і в Поліссі, в основному посилює зв’язки приросту з кліматичними показниками.

Висновки та рекомендації виробництву

1. Аналіз досліджень впливу аеротехногенного пошкодження на лісові екосистеми показав недостатню вивченість взаємодії природних та антропогенних факторів, зокрема, аеротехногенної складової.

2. В умовах забруднення у лісовій зоні санітарний стан насаджень гірший, ніж у степовій, незважаючи на сприятливіші гідротермічні та грунтові умови: середні індекси стану в Поліссі в 1,2 рази більші, ніж у Степу. Це пов’язано з більшою адаптованістю сосняків до дефіциту вологи у посушливих умовах степу. Крім того в умовах вологішого клімату Полісся кислі фітотоксиканти SO2, NOx інтенсивніше перетворюються на кислоти і сильніше пошкоджують асиміляційний апарат.

3. В обох зонах санітарний стан насаджень погіршується з наближенням до джерела забруднення.

4. Негативна синергічна дія повітряного забруднення і посухи на стан досліджуваних насаджень спостерігалася у Поліссі у 1983, 1987, 1990, 1992, а у Східному Степу – у 1984, 1986, 1990 та 1994 рр.

5. Абсолютні величини річних кілець сосни в Поліссі більші, ніж у Степу. Так, за період 1969-1994 рр. середня ширина річних кілець у найбільш забрудненому насадженні в лісовій зоні була у 1,5 рази більшою, ніж у степовій.

6. У Поліссі на радіальний приріст впливають погодні умови поточного року і трьох попередніх (середні позитивні зв’язки з показником Бітвінскаса О3), а у Степу – в основному умови поточного року (середні зв’язки з показником О1).

7. В умовах Степу динаміка радіального приросту сосни визначається забрудненням лісових екосистем та посухами. У Поліссі посухи спільно із викидами також знижують радіальний приріст сосни звичайної, проте найбільш помітне та синхронне зниження приросту в зоні інтенсивного забруднення спостерігається в роки підвищення хімічної “агресивності” фітотоксикантів, спричиненої максимальною кількістю опадів та високою вологістю повітря.

8. Після спаду техногенного навантаження в Поліссі на пробній площі, розташованій найближче до комбінату, у дерев III класу за Крафтом спостерігається сильніше збільшення радіального приросту, ніж у дерев I та II класів.

9. У Степу рання деревина більше реагує на кліматичні показники попереднього року і першої половини вегетаційного періоду поточного року (переважно температури), а пізня - відповідно на кліматичні фактори поточного року під час її формування (переважно опади).

10. У лісовій зоні, де джерело забруднення локальне, зв’язки між індексами приросту сосни та обсягом викидів тісні і описуються рівняннями третього ступеня. У степовій зоні, де об’єкти розташовані в районі трьох міст (промагломерації), зв’язки між приростом та обсягом викидів середні.

11. В обох зонах показники кореляції індексів приросту з кліматичними показниками виявилися слабкими та середніми. У лісовій зоні тісніші зв’язки величин радіального приросту з температурами, а у степовій - з опадами. Вплив забруднення в основному посилює зв’язки приросту з кліматичними показниками як у Степу, так і в Поліссі.

12. У лісовій зоні в умовах С2 та у багатій різновидності В2 слід орієнтувати лісове господарство на відновлення корінних типів деревостанів, оскільки домішка листяних порід, зокрема, дуба звичайного, буде сприяти відновленню природної стійкості лісових екосистем.

13. Запропоновані методи досліджень та встановлені параметри зв’язків у системі “ліс – довкілля” доцільно використовувати для: –

діагностики стану лісових екосистем, що знаходяться під впливом повітряного забруднення у різних природних зонах;–

створення прогностичних моделей змін продуктивності насаджень, що зазнають впливу повітряного забруднення;–

розробки екологічних нормативів антропогенних навантажень на ліси з метою визначення збитків, завданих лісовому господарству промисловими викидами.

Список опублікованих праць

1. Ворон В.П., Лавров В.В., Коваль И.М., Леман А.В. Показатели трансформации лесных экосистем и нормирование аэротехногенной нагрузки на них в Волынском Полесье // Проблемы экологии лесов и лесопользования в Полесье Украины. Научные труды Полесской АЛНИС. - Житомир, 1997. - Вып. 4. - С. 114-119. (Збирання, обробка та аналіз матеріалу, написання).

2. Ворон В.П., Коваль І.М. Динаміка радіального приросту сосни як критерій реакції лісових екосистем Волинського Полісся на дію кліматичних та антропогенних факторів // Науковий вісник національного аграрного університету. - Київ, 1999. - №17. - С. 126-132. (Збирання, обробка та аналіз матеріалу, написання).

3. Ворон В.П., Коваль І.М., Шершун М.Х., Лавров В.В. Динамiка радiального приросту як критерiй реакцiї лiсових екосистем на аеротехногенне забруднення в Правобережному Поліссі // Лісівництво і агролісомеліорація. - Харків: РВП “Оригінал”, 1999. - Вип. 94. - С. 44-47. (Збирання, обробка та аналіз матеріалу, написання).

4. Коваль І.М. Динаміка радіального приросту сосни під впливом викидів підприємств Лисичансько-Рубіжансько-Сєвєродонецької промагломерації// Лісівництво і агролісомеліорація. - Харків: РВП “Оригінал”, 1999. - Вип. 95. - С. 35-40.

5. Коваль І.М. Динаміка радіального приросту сосни звичайної під впливом комплексу стрес-факторів в умовах аеротехногенного забруднення // Вісник ХДАУ. - Харків, 1999. - № 2. - С.152-158.

6. Ворон В.П., Стельмахова Т.Ф., Коваль И.М. Воздействие загрязнения атмосферы на сосновые леса Восточного Донбасса // Лесоведение. – М: Наука, 2000. - № 1. – С. 46-50. (Збирання, обробка та аналіз матеріалу, написання).

7. Ворон В.П., Коваль І.М. Динаміка стану та приросту соснових деревостанів в умовах аеротехногенного забруднення в Українському Поліссі // Проблеми екології лісів і лісокористування на Поліссі України. - Житомир: Волинь, 2000 – Вип. 1(7). - С.177-182. (Збирання, обробка та аналіз матеріалу, написання).

8. Ворон В.П., Коваль И.М., Воронцова О.И. Динамика санитарного состояния сосновых древостоев и радиальный прирост Pinus sylvestris L. в условиях аэротехногенного загрязнения в лесной зоне Украины // Проблемы лесоведения и лесоводства. Гомель: Институт леса НАН Беларуси, 2001. – Вып. 53. – С. 315-317. (Збирання, обробка та аналіз матеріалу, написання).

9. Коваль И.М., Леман А.В. Радиальный прирост сосновых насаждений как критерий реакции лесных экосистем на воздействие аэротехногенных стресс-факторов // Научн. конф. мол. ученых и специал. “Актуальные вопросы ботаники и экологии” - Харьков: ХГУ, 1996. - С. 58. (Збирання, обробка та аналіз матеріалу, написання).

10. Ворон В.П., Коваль И.М. Изменение радиального прироста сосны под воздействием аэротехногенного загрязнения и других стресс-факторов в степной зоне Украины // Національна Конференція “Збереження біорізноманітності в Україні”. – Київ: Едем, 1997. - С. 23. (Збирання, обробка та аналіз матеріалу, написання).

11. Ворон В.П., Попов А.И., Коваль И.М. Дендрохронология: наука и практика // Международная научно-практическая конференция “Региональные проблемы прикладной экологии”. – Белгород, 1998. - С. 76. (Збирання, обробка та аналіз матеріалу, написання).

12. Коваль И.М. Изменение радиального прироста сосновых древостоев в условиях лимитирующего действия различных факторов степи Украины // І Международная научно-практическая конференция “Экология и молодежь”. – Гомель, 1998. - Т.1, Ч.1.- С. 101-102.

13. Коваль И.М. Влияние техногенного загрязнения на радиальный прирост сосны в Полесье // Тр. Междунар. конф. молодых ученых “Лес, наука и молодежь” - Гомель: Институт леса НАН Беларуси, 1999. - Т. 1. - С. 13-15.

14. Koval I. Changes of Pine radial growth increment under air pollution influence in the Steppe zone of Ukraine. – Proceed. Int. conference “EURODENDRO-2001”. – Ljubljana, Slovenia, 6-10 June 2001. – P. 24-25.

Анотація

Коваль І.М. Динаміка радіального приросту і санітарного стану соснових деревостанів в умовах аеротехногенного забруднення в Поліссі та Степу. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.03.03. – лісознавство і лісівництво. Український науково-дослідний інститут лісового господарства та агролісомеліорації ім. Г.М. Висоцького, Харків, 2002.

Дисертація присвячена дослідженням радіального приросту та санітарного стану Pinus sylvestris L. під впливом повітряного забруднення SO2, NOx, NH3 тощо, та кліматичних факторів у лісовій та степовій зонах України. В умовах Степу зменшення радіального приросту сосни визначається забрудненням лісових екосистем та посухами, у Поліссі до них приєднується висока вологість повітря, яка підвищує хімічну “агресивність” фітотоксикантів. Виявлено зв’язки індексів

приросту з обсягом викидів (у Поліссі – сильні, в Степу – середні) і кліматичними показниками (слабкі та середні в обох зонах). Отримано регресійні моделі залежності індексів санітарного стану від відстані до джерел забруднення. Вплив забруднення, в основному, посилює чутливість сосни до кліматичних факторів.

Апробовано методику дендрохронологічних досліджень, придатну для екологічного моніторингу II рівня. Результати досліджень доцільно використовувати для діагностики стану лісових екосистем під впливом забруднення, створення прогностичних моделей динаміки радіального приросту.

Ключові слова: Pinus sylvestris L., радiальний прирiст, індекси радіального приросту, санітарний стан насаджень, аеротехногенне забруднення.

Аннотация

Коваль И.М. Динамика радиального прироста и санитарного состояния сосновых древостоев в условиях аэротехногенного загрязнения в Полесье и Степи. – Рукопись.

Диссетрация на соискание научной степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.03.03 – лесоведение и лесоводство. Украинский научно-исследовательский институт лесного хозяйства и агролесомелиорации им. Г.М. Высоцкого, Харьков, 2002.

Диссертация посвящена исследованиям радиального прироста и санитарного состояния Pinus sylvestris L. под влиянием воздушного загрязнения SO2, NOx, NH3 и климатических факторов в лесной и степной зонах Украины. В условиях Степи уменьшение радиального прироста определяется загрязнением лесных экосистем и засухами, в Полесье к этим факторам присоединяется высокая влажность воздуха, которая увеличивает химическую “агрессивность” фитотоксикантов. Установлены связи индексов прироста сосны с массой выбросов (в Полесье они сильные, в Степи – средние) и климатическими показателями (слабые и средние в обеих зонах). Получены регрессионные модели зависимости индексов санитарного состояния от расстояния к источникам загрязнения. Влияние загрязнения, в основном, усиливает чувствительность сосны к климатическим факторам.

Апробирована методика дендрохронологических исследований, которая адаптирована для экологического мониторинга II уровня. Результаты исследований целесообразно использовать для диагностики состояния лесных экосистем под влиянием загрязнения, создание прогнозных моделей динамики радиального прироста.

Ключевые слова: Pinus sylvestris L., радиальный прирост, индексы радиального прироста, санитарное состояние насаждений, аэротехногенное загрязнение.

Summary

Koval I.M. Dynamics of radial increment and sanitary state of pine stands under the impact of air pollution in Polissya and Steppe. – Manuscript.

Dissertation for a Ph.D. degree in agricultural sciences on the specialty

06.03.03. – forest science and silviculture. Ukrainian Research Institute of Forestry and Forest Amelioration named after G.M. Vysotsky, Kharkiv, 2002.

Dissertation is devoted to the researches of the dynamics of radial increment and health state of Pinus sylvestris L. under the impact of air pollution of different intensity and climatic factors in forest and steppe zones of Ukraine.

The changes in formation of annual