Scientific journal

International Journal of Applied and fundamental research

ISSN 1996-3955

ИФ РИНЦ = 0,593

Для оценки современного состояния фитомассы растительных сообществ наиболее эффективен принцип комплексных стационарных физико-географических исследований. Выбор ключевого участка на Березовском стационаре, расположенном в Шарыповском районе Назаровской котловины Красноярского края, обусловлен, особенностями ландшафтной структуры территории и приоритетными направлениями влияния производственной деятельности человека, которая увеличивается с нарастающей интенсивностью. Решение этой сложной проблемы требует от науки всестороннего комплексного изучения окружающей среды. В.Б. Сочава считал, что отношения человека со средой его обитания должны строиться на основе «сотворчества», под которым он понимал систему мероприятий, направленную на развитие потенциальных сил и использования человеком энергетических возможностей природы для увеличения продуктивности геосистем путем активизации позитивных и нейтрализации негативных природных процессов [7].

Материалы и методы исследования

Для выявления механизмов взаимодействия техногенных и природных потоков при внесении различных доз загрязнителя, количество золы соответствовало предполагаемым выбросам Березовской ГРЭС – 1 [4]. В 1986 году был поставлен стационарный эксперимент. Трактовка термина «эксперимент» в географической литературе далеко не однозначна. Авторы «Географического энциклопедического словаря» [3] считают, что основным принципом экспериментальных методов в физической географии является наблюдение изменений, происходящих в объекте явлений или процессов под воздействием факторов, интенсивность или продолжительность действия которых, можно менять по желанию экспериментатора. Близкое мнение высказывал и Д.Л. Арманд [1]. Под географическим экспериментом он понимал, наблюдение над природными объектами, у которых искусственно изменено одно или несколько свойств.

Весь участок экспериментальных исследований площадью 40 м2 был огорожен и разбит на 25 площадок размером в один квадратный метр, на которые вносилось разное количество золы ГРЭС – 400, 800, 1600, 3200, 7430 г/м2, путем напыления. При этом контрольные площадки были оставлены незагрязненными, а загрязненные разделялись буферными [5]. Почва заметно изменена антропогенным воздействием: уплотнен верхний горизонт, не выражена дернина [2]. Растительный покров на модельных площадках относится к остепненно-луговой разнотравно-злаковой ассоциации с черноземом обыкновенным тучным маломощным тяжелосуглинистым на покровных карбонатных суглинках. Исследования проводились с 1986 по 1997 гг. и продолжены в 2016 г., внимание сосредоточили на площадках с контролем и с дозой 7430 г/м2, где существенное место в работе отведено изучению поведения растительного компонента – фитомассе и ее продуктивности. Термин «фитомасса» используется как синоним растительного вещества – это суммарная масса надземной массы, которая делится на живую (зеленую) и мертвую массу (мортмассу). Определение показателей фитомассы проводилось общепринятыми методами [6]. Надземная масса растений учитывалась на площадках в 0,25 м2 методом укосов в 3-5-кратной повторности. В целом на каждой площадке получены свои характеристики растительного компонента.

Результаты исследования и их обсуждение

Внесение больших доз золы повлекло изменение реакции среды в сторону подщелачивания (pH 7,9-8,5), обусловило направленность изменений в растительном покрове (1986-1997 и 2016 гг.). Резкая смена первичного режима функционирования (многолетнее вытаптывание скотом и рекреационное воздействие) на заповедный режим привела к существенным изменениям структуры растительного покрова на контрольных, так и на загрязненных площадках. Внесение доз золы в количествах от 400 до 7430 г/м2 с годами оказывает позитивное и негативное влияние на рост и развитие растений. Действие золы в количестве 3200 г/м2 подобно эффекту внесения минеральных удобрений. При внесении золы в количестве 7430 г/м2. первые годы оказывала негативное влияние, наблюдалось торможение роста растений, приводящее к удлинению периода вегетации. Такие виды: пырей ползучий, мятлик луговой могут развиваться при pH от 6,5 до 8,5. Адаптационная стратегия позволяет им выжить в загрязненных условиях среды путем увеличения одних видов и снижения других. Самыми выносливыми к щелочной реакции почв являются пырей ползучий и тысячелистник обыкновенный, горошек мышиный (кальцефилы). Участие видов растений в сложении сообщества показали, что наибольшие флуктуации по годам на площадке с золой 7430 г/м2 и на контроле имеют: костер безостый, лапчатка неблестящая, звездчатка злачная (табл. 1).

Таблица 1

Распределение видового состава на площадках экспериментального участка с внесением золы 7430 г/м2 и на контроле

Знаки: + означает присутствие вида; – означает отсутствие вида.

Таблица 2

Многолетняя динамика запасов растительного вещества в ходе эксперимента, г/м2

В тоже время появились новые виды: осот полевой, гравилат алепский. Доминирующими видами в растительном покрове (2016 г.) являются мятлик луговой, пырей ползучий, тысячелистник обыкновенный. Видовое разнообразие насчитывает до 16 видов на 1 м2.

Продуктивность является одним из важнейших результирующих показателей жизнедеятельности сообществ. Погодичная динамика запасов зеленой массы на разных экспериментальных площадках имеет свои особенности, которые связаны с количеством внесенной золы и гидротермическими условиями. По количеству выпавших осадков годы были средними (1997, 2016), влажными (1987, 1988) и засушливыми (1989). Максимальный запас зеленой массы отмечался в 1988 г. – 552 на контроле и 528 г/м2 при дозе золы (3200 г/м2) в этот год выпало 401 мм осадков и влажность почв достигала 46 %, а минимальный запас зелени приходился на сухой 1989 год – 161 г/м2 с дозой золы 7430 г/м2 (табл. 2).

Техногенная нагрузка вносит существенную корректировку в распределение запасов зеленой массы, хотя при этом немаловажное значение имеет режим осадков и влажность почв. Так как 1987 год был теплый и очень влажный, осадков выпало 571 мм. Накопившаяся в почве влажность достигала 55 %, которая послужила увеличению массы зелени в 1988 г. Запасы зелени в 1988 г. составляли – 332 г/м2 (этот год был влажный, выпало 401 мм осадков, влажность почв достигала 46 %), 1989 сухой год (количество осадков – 167 мм – минимально за все годы эксперимента) запасы резко снижены – 161 г/м2. С годами концентрация золы в почве с золой 7430 г/м2, постепенно снижалась и в 2016 г. запасы зеленой массы составляют 609 г/м2, а запасы общей надземной массы в 1,8 раза выше, по сравнению с 1988 годом. Соотношение максимальных запасов мортмассы к минимальным на контрольной площадке в 2016 г. выше – 1,4 раза, а показатель отношения мортмассы для площадки с дозой золы 7430 г/м2 в 1,8 раз выше, по сравнению с 1988 г. Скопление мортмассы свидетельствует о возращении сообщества к заповедному режиму функционирования и восстановлению стационарности.

Выводы

1. В результате исследований, можно констатировать, что возрастание техногенной нагрузки, связанное с подщелачиванием почвы, ведет к увеличению доли злаков, бобовых разнотравья, которое происходит за счет механизмов адаптации самих видов (путем увеличения одних видов и снижения других).

2. Механизм жизнедеятельности бобовых растений характеризуется пластичной формой устойчивости. Устойчивость этих растений связана с тем, что они являются растениями-кальцефилами, т.е. для них благоприятна щелочная среда существования.

3. В 2016 году прекратилось негативное влияние дозы золы 7430 г/м2, показатели накопления растительных остатков и запасов зеленой массы свидетельствуют о восстановлении стационарности природных режимов функционирования.