Деградационно-восстановительная динамика лесных фитоценозов после нефтяного загрязнения

Информация - Экология

Другие материалы по предмету Экология

Для того чтобы скачать эту работу.
1. Подтвердите что Вы не робот:
2. И нажмите на эту кнопку.
закрыть



Процесс деградации подпологового подроста продолжался 1-2 года.

Начиная со второго-третьего года на секциях с дозами 20 л/м2 ежегодно появлялись всходы сосны и кедра, которые в дальнейшем погибали. На 3 год количество одно-двухлетних всходов сосны и кедра составляло 0,6-1,3 тыс./га на секциях с концентрацией нефти в лесной подстилке 13-17 % и 0,2 тыс./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 даже там, где они приурочены к минерализованным, с удаленным АО, пятнам почвы; продолжался их отпад. На 9 год состояние ранее сохранившегося подроста и самосева стабилизировалось, учтено большое количество новых всходов (табл.4), но вероятность их сохранения неясна.

Таблица 4

Количество сохранившегося самосева древесных пород по учету на девятый год, тыс.шт

Тип лесаГоды появления всходов после загрязненияСоснаКедрСосняк брусничный2-4005-70,70,48-93,40,5Всего4,10,9Сосняк кустарничково-черничный 2-400,25-72,41,68-95,10,1Всего7,51,9Участки аварийных разливов нефти

Деградация лесных фитоценозов происходит как от прямого воздействия нефти на подземные органы растений, так и от косвенного ее влияния на почвенные условия: увеличение гид-рофобности песчаных почв, усугубление анаэробных условий в суглинистых и торфяных почвах. Отрицательный эффект усиливается тем, что нефтяному загрязнению в большинстве случаев сопутствует солевое из-за обводненности нефти минерализованными водами. При обваловке разлива участок оказывается еще и переувлажненным. Отрицательному воздействию подвергаются все компоненты фитоценоза, но наиболее чувствительным является живой напочвенный покров.

По снижению устойчивости к нефтяному загрязнению лесные растения образуют следующий ряд: вейники ланцетный и пурпурный, осока шаровидная, канареечник тростниковидный, хвощ лесной, багульник болотный, вейник наземный, брусника, кипрей болотный, плеврозий Шребера, иван-чай, седмичник европейский, княженика, морошка, линнея северная.

Из болотных растений высокоустойчивы: рогоз, осоки острая, речная и сероватая, тростник обыкновенный, в меньшей мере пушица влагалищная и многоцветковая, сфагнумы.

Не все фитоценозы, загрязненные нефтью, обречены на полную гибель. При слабом загрязнении, когда остаточное количество нефтепродуктов на разливах давностью более 2 лет составляет менее 4-5 кг/м2, почвы способны самоочищаться, фитоценозы самовосстанавливаться. В живом напочвенном покрове наиболее быстро восстанавливаются травы. В качестве пионерных видов на старых разливав встречаются рогоз, ситник лягушачий, осоки, частуха, ситняг t канареечник, вейники, кипрей болотный, иван-чай, пушица. Достижение травянистой растительностью исходного обилия при слабом загрязнении происходит за 3-5 лет, при среднем - течение 5-15 лет. Для восстановления на сильно загрязненных участках брусники, черники и других ценных кустарничков потребуются десятки и сотни лет, нередко наблюдается полное их исчезновение. По сравнению с древостоем и подростом живой напочвенный покров более тонко реагирует на загрязнение и может использоваться в качестве фитоиндикатора при определении лесо-пригодности замазученных участков до и после рекультивации.

Деградационные изменения древостоя на аварийных разливах обычно заканчиваются в течение 2-3 лет. Отмирание деревьев ускоряется, если нефтяному загрязнению сопутствует солевое. Признаком засоления является угнетение и усыхание деревьев в пограничной полосе за пределами замазученной зоны, пожелтение кончиков хвои и листьев.

В случаях, когда на умеренное нефтяное загрязнение накладывается подтопление, процесс разрушения древостоев может продолжаться до 8-12 лет, до наступления влажных лет, когда ослабленные деревья погибнут от вымочки (табл. 5).

Таблица 5

Отпад деревьев на участках аварийных разливов нефти на 8-12 год после аварии

Объект наблюденийОпад в % от общего запаса деревьев различных породСоснаЕльКедрПихтаБерезаРазливы нефти214264320Контроль715170Деревья разных пород проявляют различную устойчивость к нефтяному загрязнению. Хвойные в целом менее устойчивы, чем лиственные, но различия между ними достоверны только в диапазоне концентраций средней степени загрязнения. На участках со слабым загрязнением и при сильном замазучивании адичия сглаживаются.

В разреженных древостоях происходит изменение экологической обстановки: меняются условия освещения и тепловой режим сообщества, снижается сопротивляемость ветровалу, болезням и вредителям. Такие древостои могут стать очагами распространения вредителей на прилегающие территории. Сопутствующие нефтяному загрязнению засоление и подтопление резко снижают связь между состоянием древостоя и концентрацией в почве нефтепродуктов (коэффициенты корреляции 0,16-0,1) и не позволяют в большинстве случаев сделать достоверный прогноз будущего состояния древостоя сразу после разлива нефти. Необходимость санитарных рубок более надежно можно определить по результатам повторных обследований состояния насаждения на второй-четвертый год после загрязнения.

С увеличением загрязнения почвы нефтью снижается количество благонадежного подроста и текущий прирост его в высоту. Связь этих показателей с содержанием нефтепродуктов в лесной подстилке "умеренно-значительная", коэффициенты корреляции равны 0,50-0,55.

Двадцатипроцентное повреждение подроста кедра теоретически приходится на 15-процентную концентрацию нефти в лесной подстилке, у сосны - на 30 %. Однако высокая (70 % и более) сохранность подроста сосны наблюдается даже при содержании нефти в лесной подстилке 40-55 % / 2 /. Некоторые нефтезагрязненные участки и их периферийные части имеют достаточное количество благонадежного подроста для сформирования древостоя - 4-6 тыс. шт./га. Это обусловлено тем, что типы леса, подвергающиеся загрязнению при аварийных разливах нефти, обычно имеют выраженный микрорельеф. Подрост приурочен к микроповышениям, а нефть растекается по микропонижениям.

Свежая нефть высоко токсична для всходов древесных пород (рис. 4). Предельно допустимые концентрации сырой нефти в песчаном субстрате лежат в пределах 1-2 %. По снижению устойчивости проростков древесные растения образуют следующий ряд: береза бородавчатая, кедр сибирский, сосна обыкновенная, ель сибирская, пихта сибирская, лиственница Сукачева и сибирская.

Рис. 4. Количество проростков сосны, сформировавших семядоли в зависимости от концентрации нефти в песчаном субстрате (в % к контролю).

Наибольшей токсичностью обладают фракции нефти с температурой кипения 150 - 250о С. Поскольку со временем содержание этих фракций в нефтезагрязненных почвах уменьшается, фитотоксичность остаточного нефтепродукта ниже, чем сырой нефти. Отрицательное воздействие остаточного нефтепродукта заключается преимущественно в ухудшении им агрофизических свойств почв: увеличение гидрофобности песчаных почв, ухудшение воздухообмена в суглинистых и торфянистых почвах.

Возобновление древесных пород начинается по мере испарения и биодеградации в поверхностных слоях почвы легких, токсичных для растений фракций нефти. на аварийных разливах единичные всходы сосны, кедра и всходы березы на лесной подстилке с содержанием нефти 20-40% появляются на 2 - 3 год после загрязнения. Обильные всходы сосны и кедра отмечены на 4 - 7 год. Начиная с 4 года, они встречаются на сильно загрязненных участках (табл. 6). Массовые всходы приурочены к влажным годам. Появлению их способствует минерализация почвы.

Таблица 6

Семенное возобновление древесных пород на старых аварийных разливах нефти

Давность загрязнения, летСодержание остаточных нефтепродук тов в АоКоличество всходов, тыс.шт/гаСоснаЕльКедрБереза610,64,40,80,45-50078,62,441,25 - 500Массовое появление всходов, показывая снижение фитотоксичности остаточного нефтепродукта, не гарантирует успешное лесовосстановление. Из-за неблагоприятных агрофизических свойств замазученной почвы рост всходов очень замедленный, наблюдается большой их отпад. Единичный надежный подрост встречен только у березы и осины. Более 90 % разливов требуют рекультивации, направленной на снижение в почве остаточных нефтепродуктов и создание субстрата, пригодного для прорастания семян, укоренения и выживания всходов древесных и травянистых растений.

Выводы

1. В результате испарения, вымывания, ультрафиолетового разложения и микробиологического окисления за два первых года количество нефти в почве сокращается более чем вдвое. Через пять лет остаточный нефтепродукт составляет 25-30 % от Попавшей в почву нефти. Из состава загрязнителя за 2-3 года исчезают легкие, наиболее токсичные фракции.

2. Наиболее чувствительны к нефти мхи и лишайники. Более устойчивы многолетние травянистые растения. Кустарнички (багульник, брусника, черника) занимают по устойчивости промежуточное положение.

3. Первые признаки воздействия через почву нефти на крупный подрост, подлесок и древостой появляются через год после загрязнения почв. Последующий отпад подроста и подлеска при дозах загрязнения 20 л/м2 и более длится 2-3 года, после чего положение стабилизируется, отпад древостоя затягивается на 10 и более лет. Сопутствующее солевое загрязнение укорачивает деградационные процессы лесных фитоценозов до 2-3 лет.

4. Многофакторная обусловленность состояния лесных фитоценозов на аварийных разливах нефти чрезвычайно затрудняет прогноз их состояния сразу после загрязнения. Необходимость санитарных рубок и рекультивационных работ следует уточнять по результатам повторных обследований на 2-4 год после загрязнения.

5. На разливах давностью более 3 лет остаточное загрязнение из асфальтенов и смол может допускать появление всходов древесных и травянистых растений, но при уровне загрязнения более 10 кг/м2 сильно ухудшаются агрофизически