CC BY
47
ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО. ЭКОЛОГИЯ
Таблица 4
Источник загрязнения Объем, м3
Объем всплытия порубочных остатков 35856
Объем всплытия сухостоя и валежника 135000
Вынос древесины из рек, не задействованных в целях лесосплава 157
Разнесенная древесина вдоль уреза воды 20467
Потери от стихийных бедствий 8000
Неучтенные потери 3000
Потери от деятельности лесосплавных и лесозаготовительных предприятий 7250
Размыв берегов 47000
Всего 256700
Объем древесной массы, который поступит на акваторию водохранилища после первого заполнения, составит 256,7 тыс. м3.
Методика позволила определить запас древесной массы, который окажется в ложе водохранилища и поступит на акваторию водохранилища. Опыт строительства и эксплуатации водохранилищ ГЭС в Сибири показал, что невозможно технически и экономически подготовить ложе водохранилища под затопление в полном объеме в соответствии с СанПиН 3907-85.
Поэтому уже на стадии проектирования и строительства необходимо разра-
батывать мероприятия и соответствующее техническое обеспечение процессов очистки акваторий водохранилищ от древесной массы.
Библиографический список
1. Лапин, Г. Г. О состоянии и перспективах развития гидроэнергетики России / Г.Г. Лапин, В.В. Смирнов, Е.И. Ваксова // Гидротехническое строительство. - 2007. - № 6. - С. 9-15.
2. СанПиН 3907-85 Санитарные правила проектирования, строительства и эксплуатации водохранилищ. - Утв. Заместителем Главного государственного врача СССР 01.07.1985 г.
3. Корпачев, В. П. Прогноз засорения древесной массой водохранилища Богучанской ГЭС / В.П. Корпачев, Ю.И. Рябоконь, А.В. Насонов // Лесоэксплуатация : межвуз. сб. научн. тр. - Красноярск, 1995. - С. 18-27.
4. Корпачев, В. П. Методика прогнозирования поступления древесной массы при затоплении и эксплуатации водохранилищ ГЭС Ангаро-Енисейского региона / В.П. Корпачев, Л.И. Малинин, М.М. Чебых // Использование и восстановление ресурсов Ангаро-Енисейского региона : сб. научн. тр. Всесоюзн. научно-практ. конф. Т.П. - Красноярск, Лесосибирск, 1991. - С. 107-113.
5. Корпачев, В. П. Методика прогнозирования засорения древесной массой водохранилищ ГЭС в Сибири / В.П. Корпачев // Лесное хозяйство. - 2004. - № 6. - С. 21-23.
ДЕГРАДАЦИЯ И ДЕМУТАЦИЯ РАСТЕНИЙ РАЗЛИЧНЫХ БИОМОРФ НА УЧАСТКАХ нЕФТЯного ЗАГрЯЗненИЯ
М.В. ЧЕРКАШИНА, асп, н. с. Филиала ФГУВНИИЛМ«Тюменская лесная опытная станция»
Исследования выполнены в подзонах северной и средней тайги на территории Сургутского и Нижневартовского районов Ханты-Мансийского автономного округа-Югры.
В качестве объектов исследования в Сургутском районе использованы спелые сосновые леса в брусничном и кустарнич-ково-черничном типах леса на песчаных и супесчаных почвах, где были заложены эксперименты дозированного загрязнения товарной нефтью. Состав древостоя в сосняке брусничном 10СедБ, класс бонитета III, полнота 0,7, средний диаметр стволов 28 см. В сосняке кустарничково-черничном состав насаждения 8С2БедК, класс бонитета III, полнота 0,7, сред-
[email protected] ний диаметр деревьев 24 см. Нефть вносилась в количествах 1, 5, 10, 20, 50, 100 л/м2.
В Нижневартовском районе проведено натурное обследование 17 аварийных разливов сырой нефти на верховых и переходных болотах со средним и сильным уровнем загрязнения давностью 4-18 лет и рекультивированные 2-10 лет назад фрезерованием почвы с внесением комплекса минеральных удобрений, высевом многолетних трав. Преобладающая часть нефтепроводов на болотах проходит вдоль автодорог. Вследствие изменения поверхностного стока насыпями дорог на прилегающей к ним территории происходит смена верхового типа болот на переходный.
64
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2010
ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО. ЭКОЛОГИЯ
Таблица 1
Проективное покрытие живым напочвенным покровом до и после дозированного загрязнения нефтью
Доза нефти л/м2 Общее проективное покрытие В том числе
полукустарнички мхи и лишайники
до загрязне- ния 1 год 2 год 3 год 4 год 22 год до загрязне- ния 1 год 2 год 3 год 4 год 22 год до загрязне- ния 1 год 2 год 3 год 4 год 22 год
Сосняк кустарничково-черничный
5 98 6 6 4 4 78 21 6 5 6 8 35 77 ед. 1 1 2 61
10 100 4 3 6 6 85 23 4 3 2 3 15 77 ед. - 1 1 84
20 100 4 4 4 5 76 26 4 3 3 3 11 74 ед. 1 2 2 77
50 87 3 2 2 2 70 39 5 2 2 2 7 48 ед. ед. ед. 1 69
100 89 3 2 3 3 72 28 3 1 2 2 11 61 ед. 1 1 1 72
Сосняк брусничный
5 99 3 4 4 4 78 20 3 3 3 3 4 79 ед. 1 1 1 79
10 100 5 6 6 6 88 33 3 3 3 3 3 67 2 3 3 3 84
20 97 4 5 4 5 68 17 3 2 2 2 3 80 1 3 2 3 68
50 87 2 ед. 2 2 80 33 2 ед. 1 1 7 54 ед. ед. 1 1 80
100 90 2 ед. ед. 1 70 30 2 ед. ед. 1 1 60 - - - - 69
На пробных площадях проводилось описание растительного покрова с определением общего проективного покрытия (в % по А.П. Шенникову) и проективного покрытия каждого доминирующего вида [1]. Для этого закладывались 15-20 учетных площадок размером 1 кв.м и 3-5 почвенных прикопок. В наиболее типичной прикопке закладывался почвенный разрез глубиной 0,7—1,0 м на минеральных почвах и 0,5 м — на торфянистых почвах. Описывали мощность каждого генетического горизонта, его цвет, механический состав, влажность, морфологические особенности. Замерялась глубина корнеобитаемого слоя (с сосредоточением 90 % корней травянистой растительности). Анализировалась глубина и особенности нефтяного загрязнения. Определялся уровень залегания грунтовых вод.
Учет состояния древостоя и живого напочвенного покрова на участках с загрязнением товарной нефтью проводился до загрязнения и на 1— 4, 9 и 22 годы после внесения нефти.
При разливах нефти первым погиб живой напочвенный покров. Следующим по чувствительности к нефтяному загрязнению оказался подрост высотой более 50 см. Наиболее устойчивы крупные деревья.
Наиболее чувствительны к нефтяному загрязнению мхи и лишайники, стебли и ри-
зоиды которых оказываются в зоне контактного действия нефтяного загрязнителя.
Деградация многолетних травянистых растений зависит от глубины расположения их корневых систем, дозы и глубины проникновения нефти. Экспериментальные данные показали, что при разливе нефти на дренированных почвах основное ее количество (50—80 %) задерживается лесной подстилкой, оторфованным горизонтом и верхним (5—10 см) слоем минерального горизонта. Распределение нефти вниз по почвенному профилю зависит от дозы загрязнителя и в минеральных горизонтах характеризуется постепенным уменьшением с глубиной. При небольших дозах загрязнителя (1—10 л/м2) усыхают лишь надземные части растений, с увеличением дозы нефти повреждаются корневые системы трав и органы их вегетативного возобновления.
Полукустарнички, такие как черника, брусника, относящиеся к длиннокорневищным корнеподстилочным видам, при разливах нефти погибают почти полностью, т.к. загрязненными оказываются не только надземные, но и подземные части растений, в связи с неглубоким (0—2 см) расположением в почве органов вегетативного размножения.
На пробных площадях после загрязнения товарной нефтью мхи и лишайники в
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2010
65
ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО. ЭКОЛОГИЯ
первые 4 года восстанавливались медленнее, чем травяной покров и полукустарнички: проективное покрытие ими не превышало 3 % (табл. 1). За девятилетний период на загрязненных участках не было отмечено восстановление зеленых мхов и лишайников [2]. К 22-ому году на всех участках дозированного загрязнения (5-100 л/м2) обилие мхов и лишайников (дикранум волнистый (Dicranum undulatum Ehrh. ex Web. et Mohr), плеврозиум Шребера (Pleurozium schreberi (Brid.) Mitt.), кладония (Cladonia sp.)) восстановилось до исходного уровня, а в ряде случаев превысило его.
Мхи и лишайники заселили загрязненные участки после накопления и частичного разложения опада (хвои, коры, мелких веток), являющегося благоприятным для них субстратом. Их ризоиды не проникают в горизонты почвы с высоким остаточным загрязнением смолистыми и асфальтеновыми фракциями, которые характеризуются сравнительно невысокой фитотоксичностью.
Восстановление обилия многолетних трав до исходного уровня наиболее быстро происходит при дозах менее 10 л/м2, когда нефть не проникает глубоко в минеральные горизонты, поэтому подземные органы вегетативного размножения остаются неповрежденными. Преимущества в данном случае имеют глубококорневищные виды (вейник наземный (Galamagrostis epigeios (L.) Roth), хвощи лесной (Equisetum sylvaticum L.), полевой (Equisetum arvense L.) и зимующий (Equisetum hyemale L.), осока шаровидная (Carex globularis L.), с глубиной размещения корневищ в почве 10-25 см. Поэтому в первые годы после загрязнения они быстро восстанавливают усохшие надземные органы.
Возобновление кустарничков и полукустарничков семенным способом затрудняется вследствие наличия битуминизирован-ной корки на поверхности почвы и наличия токсичных фракций нефти в толще почвы из-за консервации загрязнителя под битумини-зированным слоем. Сохраняются жизнеспособными только особи, освоившие в качестве субстрата валеж, т.к. нефть, обтекая трухлявую древесину, почти не проникает внутрь стволов.
Восстановление исходного обилия полукустарничков не обнаружили даже по прошествии 22 лет с момента разлива нефти. Заселение семенным и вегетативным способом территории полукустарничками до исходного обилия требует более 25 лет.
В результате попадания нефти на ассимиляционный аппарат подрост хвойных и лиственных пород практически полностью погиб даже при минимальной (1 л/м2) дозе загрязнения. Процесс деградации подполого-вого подроста продолжался 1-2 года [2].
При аварийных разливах нефти иногда наблюдается лучшая сохранность подроста по сравнению с древостоем. Причина такого явления - ярко выраженный микрорельеф таежных биоценозов, обусловленный наличием большого количества валежа, пней, кочек. Нефть, сосредотачиваясь в понижениях рельефа, оставляет незатронутыми вершины микроповышений. Поселившийся здесь подрост сохраняет жизнеспособность при условии, что корневая система растений расположена в верхней (чистой) части освоенного субстрата [3].
На секциях с дозами нефти более 10 л/м2 начиная со второго-третьего года, ежегодно появлялись всходы сосны и кедра, которые погибали в засушливые годы. На третий год количество одно-двухлетних всходов сосны (Pinus sylvestrisL.) и кедра (Pinus sibirica Du Tour) составляло 0,6-1,3 тыс.экз./га на секциях с концентрацией нефти в лесной подстилке 13-17 % и 0,2 тыс.экз./га - при концентрации нефти 22 %. Однако на четвертый (1989) год в условиях сильной засухи они отмерли более чем на 80 %. Из-за неблагоприятных агрофизических свойств замазученной почвы рост всходов был очень замедленный [2].
На 9-й год состояние ранее сохранившегося подроста и самосева стабилизировалось, учтено большое количество новых всходов. Но на 22-й год ранее подсчитанные всходы не были обнаружены (табл. 2).
Подрост разных видов деревьев проявляет различную устойчивость к нефти. При малых дозах загрязнения лучше всего сохраняется береза (Betulapendula Roth). Однако с ростом замазученности субстрата ее устойчивость снижается быстрее, чем у подроста
66
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2010
ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО. ЭКОЛОГИЯ
хвойных пород. Из хвойных наиболее устойчивы сосна, кедр [3].
Таким образом, массовое появление самосева сосны и кедра в первое десятилетие после загрязнения песчаных и супесчаных почв нефтью не гарантирует надежное лесовосстановление.
Деревья благодаря более глубокому расположению корневых систем, большей биомассы, высоко вынесенному ассимиляционному аппарату при разливах товарной нефти из всего растительного покрова оказываются наиболее устойчивыми. Изменение состояния древостоя при нефтяном загрязнении проявляется постепенно, деградация может затягиваться на десятилетия.
Через 22 года после внесения нефти в сосняке кустарничково-черничном на делянках с дозами 5-10 л/м2 состояние деревьев оценивалось как ослабленное, на делянках с дозами 20-50 л/м2 - сильно ослабленное, на делянке 100 л/м2 - усыхающие деревья (табл. 3).
Распределение нефти в почвах болот определяется преимущественно уровнем грунтовых вод, амплитудой колебания его в течение вегетационного сезона, а также плотностью деятельного горизонта торфа. На сфагново-осоковых болотах основное количество нефти сосредотачивается в верхнем пятисантиметровом слое, на сфагново-кус-тарничковых - в 10-15-сантиметровом слое. Снижение концентрации с глубиной постепенное. При падении уровня грунтовых вод нефть оседает на поверхности болота и постепенно затвердевает, образуя битумообразную корку.
При аварийных разливах на осоко-сфагновом болоте нефть скапливается в межкочечных пространствах. Осоки, разрастающиеся кочками, остаются жизнеспособными.
При порывах нефтепроводов вдоль автодорог, где грунтовые воды находятся у поверхности и произрастает гидрофитная растительность, растения остаются жизнеспособными благодаря наличию воздухоносных каналов. Ярким примером являются рогоз узколистный (Typha angrntifolia L.) и осока топяная (Carex limosa L.).
Т а б л и ц а 2
Количество самосева древесных пород в разные годы после дозированного разлива нефти, тыс.экз./га
Тип леса Годы появления всходов после загрязнения Сосна Кедр
2 - 4 0 0
Сосняк 5 - 7 0,7 0,4
брусничный 8 - 9 3,4 0,5
Всего на 9 год 4,1 0,9
Всего на 22-й год ранее учтенных 0 0
Сосняк 2 - 4 0 0,2
5 - 7 2,4 1,6
кустарничково- черничный 8 - 9 5,1 0,1
Всего на 9 год 7,5 1,9
Всего на 22-й год ранее учтенных 0 0
Т а б л и ц а 3
Категории состояния деревьев в сосняке кустарничково-черничном на участках с дозированным загрязнением нефтью
Порода Годы наблюдений Доза не< )ти, л/м2
1 5 10 20 50 100
Сосна до загрязнения II,1 I,6 I,5 I,5 I,9 I,7
1 II,8 II,4 II,0 II,0 Ш,1 II,8
2 I,9 II,0 I,9 I,6 Ш,0 III,0
22 I,9 II,3 II,2 III,0 Ш,4 IV,3
На старых разливах нефти преградой для заселения семенным способом растений является битуминизированная корка на поверхности почвы. При проведении восстановительных мероприятий, включающих фрезерование почвы, происходит разрушение битуминизированной корки, улучшение водно-воздушного режима, перемешивание загрязненного слоя нефти с чистым, следствием чего является интенсификация процессов деградации углеводородов нефти и уменьшение общей токсичности загрязненной почвы.
На второй и в последующие годы после окончания рекультивационных работ площади участков начинают заселять семенным способом местные виды растений. Первыми появляются виды с мелкими летучими семенами: пушица влагалищная (Eriophorum vaginatum L.), вейник пурпурный (Galamagrostis purpurea (Trin.) Trin. s.I.), пушица многоколосковая (Eriophorum
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2010
67
ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО. ЭКОЛОГИЯ
polystachion L.), осока пепельно-серая (Сагех cinereaPoll), рогоз (Typha angustifoliaL.), кипрей болотный (Epilobium palustre L.), иван-чай узколистный (Chamaenerion angustifolum L.), ситник лягушачий (Juncus ranarius Song. et Perrier ex Billot), среди мхов: кукушкин лен (Polytrichum commune Hedw), сфагнум оттопыренный (Sphagnum squarrosum Crome).
После деградации нефтяного загрязнителя и восстановления растительного покрова рекультивированных участков доминирование видов в травяном покрове определяется гидрологическими условиями. Большинство болотных участков после рекультивации зарастают пушицей влагалищной (Eriophorum vaginatum L.) и многоколосковой (Eriophorum polystachion L.), осоками вздутой (Carex rostrata Stokes) и топяной (Carex limosa L.), вейником пурпурным (Galamagrostis purpurea (Trin.).
Среди древесных видов дальним расселением семян ветром и удовлетворительной выживаемостью на рекультивированных участках отмечены осина (Populus tremula L.), березы пушистая (Betula albaL.) и повислая (Betula pendula Roth), некоторые виды ив (Salix sp.). Семена кедра на старые нефтяные разливы заносятся кедровкой, которая зачерненные битумом участки, вероятно, принимает за гари.
Выводы
1. При нефтяном загрязнении сохранность растений зависит от глубины размеще-
ния подземных органов вегетативного возобновления, что определяет топографическую избирательность действия нефтяного загрязнителя.
2. Восстановление мхов и лишайников происходит только после появления чистого субстрата.
3. В живом напочвенном покрове на нефтезагрязненных участках наиболее быстро восстанавливаются травы. В качестве пионерных видов на старых разливах встречаются рогоз, ситник лягушачий, осоки, частуха, ситняг, канареечник, вейники, кипрей болотный, иван-чай, пушица влагалищная.
4. Достижение травянистой растительностью исходного обилия при слабом загрязнении происходит за 3-5 лет, при среднем - в течение 5-15 лет. Для восстановления на сильно загрязненных участках брусники, черники и других ягодных полукустарничков потребуются десятки и сотни лет, нередко наблюдается полное их исчезновение.
Библиографический список
1. Шенников, А.П. Введение в геоботанику / А.П. Шенников. - Л., 1964. - 447 с.
2. Чижов, Б.Е. Деградационно-восстановительная динамика лесных фитоценозов после нефтяного загрязнения / Б.Е. Чижов, А.И. Захаров, Г. А. Гаркунов // Леса и лесное хозяйство Западной Сибири.
- Тюмень: ТюмГУ 1998. - Вып. 6. - С. 160-172.
3. Казанцева, М.Н. Влияние нефтяного загрязнения на таежные фитоценозы Среднего Приобья: ав-тореф. дис. ... канд. биол. наук / М.Н. Казанцева.
- Екатеринбург, 1994. - 26 с.
68
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2010
