CC BY
54
УДК 502.7:504.53.052(477.41/.42)
О.В. Бельская O.V. Belskaya
ОСОБЕННОСТИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ЛЕСНОЙ ПОДСТИЛИ 13^ ПОД ЛИШАЙНИКОВЫМ ПОКРОВОМ В ПОЛЕССКОМ ПРИРОДНОМ ЗАПОВЕДНИКЕ
THE FEATURES OF FOREST LITTER CONTAMINATION BY 137Cs UNDER LICHEN COVER IN THE POLESYE NATURE RESERVE
Ключевые слова: лишайники, лихенофлора, лесная подстилка, радиоцезий, удельная активность, сухие боры, свежие боры.
Лишайники как пионеры растительности способны влиять на субстрат произрастания, изменять его биохимический состав и действовать деструктивно. Цель — определить влияние лишайников на разложение лесной подстилки и распределение в ней 137Сз. Исследования проводились на 11 пробных площадках, расположенных в трех лесничествах заповедника. Пробные площади были заложены в сухих и свежих сосновых насаждениях с эпигейной лихенофлорой, для контроля пробные площади закладывали в сухих сосняках без живого напочвенного покрова и в свежих сосняках с незначительным распространением мхов и черники (до 35%). Отбор проб и их анализ проводились по общепринятым методикам. Толщина лесной подстилки пробных площадей непосредственно зависит от характеристик древостоя и живого напочвенного покрова, под лишайниками она не превышает 1 см. Скорость разложения лесной подстилки под эпи-гейной лихенофлорой больше, чем в насаждениях без лишайникового покрова, что показывает разница опадо-подстилочных коэффициентов от 0,5 в сухих борах до 3 в свежих. На скорость выщелачи-
137,-
вания Сз из опада влияет равномерность распространения лишайников по площади. В сухих борах при проективном покрытии грунта 85% в лесной подстилке находится 6,8% радионуклидов, а при 95% — 2,7%. В свежих борах, соответственно, при 85% в лесной подстилке находится 12,1% радионуклидов грунта, а при 95% — 5,5%. Содержание и распределение радиоцезия в лесной подстилке показывают, что высвобождение радионуклидов из опада под лишайниками проходит быстрее и максимальная удельная активность 137Сз (более 45%) концентрируется в разложившейся фракции. Наименьшее загрязнение имеет неразложившаяся часть (до 6,5%).
Keywords: lichens, lichenoflora, forest litter, ra-diocesium, specific activity, dry pine forests, fresh pine forests.
Lichens, as flora pioneers, are able to affect the growth substrate changing its biochemical composition and act destructively. The research goal was to reveal the effect of lichens on forest litter decay and the distribution of ,37Cs in it. The studies were conducted on 11 sample plots located in three forest districts of the Reserve. The sample plots were established in dry and fresh pine forests with ground lichenoflora; the control plots were located in dry pine forests without live ground cover and in fresh pine forests with little spread of moss and blueberry (up to 35%). The samples were taken and tested according to the conventional methods. The forest litter thickness of the sample plots is directly related to the characteristics of the tree stand and ground cover, and it does not exceed 1 cm under the lichens. The rate of the forest litter decay under the ground lichenoflora is higher than that in the stands without lichen cover which is shown through the difference of litter coefficient from 0.5 in dry pine forests to 3 in fresh pine forests. The rate of leaching of 137Cs from the litter is affected by the uniformity of the lichens spread over the area. In dry pine forests with the soil projective cover of 85% there are 6.8% of the radionuclides in the forest litter, and of 95% — 2.7%. In fresh pine forests, respectively, with the soil projective cover of 85% there are 12.1% of soil radionuclides, and of 95% — 5.5%. The content and distribution of radiocesium in the forest litter shows that the release of radionuclides from the litter under the lichens goes faster, and the maximum specific activity of ,37Cs (more than 45%) is concentrated in the decayed fraction. The non-decayed part is of the lowest contamination (up to 6.5%).
Бельская Ольга Валерьевна, ассист., Житомирский национальный агроэкологический университет, Украина. E-mail: [email protected].
Belskaya Olga Valeryevna, Asst., Zhitomir National Agro-Ecologic University, Ukraine. E-mail: [email protected].
Введение
Вследствие аварии на Чернобыльской атомной электростанции территория Полесского природного заповедника попала под радиоактивное загрязнение.
Среди насаждений заповедника большой интерес вызывают сухие и свежие боры, довольно распространенные среди лесных массивов. Данные насаждения расположены на песчаных грядах и дюнах и представляют неповторимый живописный ландшафт полесской
природы. В большинстве живой напочвенный покров таких насаждений состоит из лишайников рода Clalonia либо полностью отсутствует.
Известно, что растительный покров почвы имеет значительное влияние на разложение лесной подстилки. Лишайники как пионеры растительности способны влиять на субстрат произрастания, изменять его биохимический состав и действовать деструктивно [1]. В результате, их влияние на разложение опада и, вследствие этого, на распределение в лесной подстилке радионуклидов должно отличаться от насаждений с другим составом живого напочвенного покрова. Цель — определить влияние лишайников на разложение лесной подстилки и распределение в ней ,37Сs.
Объекты и методы
При исследовании особенностей разложения лесной подстилки под эпигейной лихе-нофлорой и распределения в ней ,37Сs использовались методы сравнительной экологии [2].
Пробные площади были заложены в сухих и свежих сосновых насаждениях с эпигейной лихенофлорой в составе живого напочвенного покрова. Для контроля закладывали пробные площади в выделах сухих сосняков без живого напочвенного покрова и в свежих сосняках с незначительным распространением по площади мохово-черничной растительности (до 35%).
Отбор образцов для спектрометрических исследований проводили согласно общепринятым методикам и инструкциям [3].
Проективное покрытие и запас фитомассы живого напочвенного покрова определяли, закладывая методом конверта 5 площадок размером 1 м2, и с помощью сетки Л.Г. Ра-менского подсчитывали процент покрытой лишайниками площади. Для определения запаса живого напочвенного покрова на этих
Характеристика древос
же участках собирали лишайники, отбирали лесную подстилку и опад. Лесную подстилку делили на фракции ситовым методом, определяя неразложившуюся, полуразложившуюся и разложившуюся [4, 5].
Оценку биологической продуктивности древесной фитомассы проводили комплексным методом [6].
Спектрометрические исследования осуществляли с помощью гамма-спектрометрического анализатора АПЦ EVT SP-1S с блоком детектирования БДЕГ-20Р1 на основе ПК с программным обеспечением АК-1. Диапазон регистрирования 200-2700 кеВ; энергетическое разделение по ,37Сs — 7,5%; нижняя граница детектирования — 1 Бк/кг. Для спектрометрических исследований все образцы высушивали до воздушно-сухой массы и измельчали для получения однородной массы образцов.
Результаты исследований
Особенностями территории Полесского природного заповедника есть отсутствие рекреационной нагрузки, что позволяет проводить исследования природных процессов разложения лесной подстилки и формирования ее радиоактивного загрязнения, исключая влияние на эти процессы человеческого фактора.
Исследования проводились на 11 пробных площадках, расположенных в трех лесничествах заповедника (табл. 1).
Исследования проводили в приспевающих (от 61 года) и спелых (от 81 года) насаждениях. Поскольку под насаждениями средневековой и выше возрастных групп уже сложился слой многолетнего опада на разных стадиях разложения, возраст древостоя на изучаемые показатели практически не имеет влияния.
Таблица 1
на пробних площадях
№ п/п Квартал/ выдел Площадь выдела, га Состав насаждения Возраст, лет Высота, м Диаметр, см Бонитет ТЛУ Полнота Запас, м3/га
Селезовское лесничество (Овручский район)
1 29/12 9,7 9С1Б 80 17 26 II А, 0,6 160
2 27/34 2,4 9С1Б 80 15 24 II А? 0,7 120
11 63/47 0,7 9С1Б 61 9 8 II а7 0.7 90
Копыщанское лесничество (Олевский район)
3 53/32 2,2 10С 82 14 16 III Д1 0,8 210
8 54/26 2,3 10С 95 22 32 III А1 0,3 130
9 54/25 1,3 10С 61 9 10 IV А1 0,9 110
Перганское лесничество (Олевский район)
4 43/2 1,2 10С 65 9 12 IV А1 0,4 50
5 44/23 2,0 10С+Б 100 22 32 III А? 0,5 200
6 44/4 1,5 10С 95 19 26 III А1 0,5 170
7 44/12 1,3 10С 100 15 30 IV А1 0,6 160
10 44/17 7,0 10С 95 18 28 III Д2 0,6 160
Таблица 2
Параметры фитоценоза пробных площадей
№ п/п Живой напочвенный покров Суммарный запас фитомассы древостоя, кг/га
преобладающая растительность проективное покрытие, % запас, кг/га
1 Лишайники 85 8458,3 15602
2 Лишайники 95 7142,0 8907
3 Лишайники 95 11129 7010
4 Лишайники 81 2948,2 6430
5 Лишайники 94 8091,8 9070
6 Лишайники 84 2360,7 9540
7 Лишайники 85 2419,1 8450
8 Отсутствует 0 0 4915
9 Отсутствует 0 0 5060
10 Мох, черника 35 950 6100
11 Мох, черника 20 720 8167
В сухих условиях насаждение имеет III-IV класс бонитета, в свежих — II класс бонитета. В живом напочвенном покрове исследуемых насаждений преобладают лишайники, а также среди растительности встречаются мхи Polytrichum piliferum Hedw., из высших растений в небольшом количестве произрастает Festuca ovina Huds [7]. Для определения влияния лишайников на разложение лесной подстилки и распределение в тех же условиях были отобраны площадки без лишайникового покрова. Данные по запасу и проективному покрытию живого напочвенного покрова пробных площадей приведены в таблице 2.
Лесная подстилка сосновых насаждений выступает в роли временного депо радионуклидов, поскольку период ее разложения часто превышает семилетний период благодаря высокой кислотности растительных остатков и присутствия в них смол. Также сухие условия произрастания ограничивают развитие сапрофитной микрофлоры, способной разлагать органические остатки [8]. Все эти факторы приводят к тому, что в сосновых насаждениях лесная подстилка накапливается на протяжении 7-10 лет и обычно представляет собой многослойную разной степени разложения органическую массу толщиной в несколько сантиметров.
При накоплении лесной подстилки большое значение имеет также напочвенный покров, что произрастает в насаждении. Скорость разложения подстилки напрямую зависит от доли в насаждении как лиственных пород, так и травянистой растительности. В сухих борах на исследуемых пробных площадках среди живого напочвенного покрова преобладают лишайники с проективным покрытием 81-95%.
Особенностью лишайниковых боров Полесского природного заповедника является то, что лишайники часто распространяются не только в сухих условиях местопроизрастания,
но и как частный случай, в свежих, что связано со способностью данных организмов не только легко заселять свободные территории, но и быть конкурентно способными среди других растений. В данных условиях лишайники являются синузиями, находящимися в состоянии сукцессии, которые со временем сменятся другими видами, среди которых будут преобладать мхи. По этой причине исследования охватили не только насаждения с отсутствующим напочвенным покровом, но и с устоявшимися синузиями.
Скорость разложения лесной подстилки можно определить через опадо-подс-тилочный коэффициент, который представляет соотношение массы лесной подстилки к массе однолетнего опада [9].
Толщина лесной подстилки пробных площадей непосредственно зависит от характеристик древостоя и живого напочвенного покрова. Причем на участках под лишайниками толщина лесной подстилки не превышает 1 см (табл. 3).
По результатам исследований в свежих условиях под лишайниковым покровом (ПП 2,3,6) лесная подстилка разлагается быстрее, по сравнению с сухими условиями (ПП 4,5,7,8). При этом в тех же свежих условиях при отсутствии лишайников (ПП 10,11) лесная подстилка накапливается в больших объемах и, соответственно, дольше разлагается. Разница составляет около 3 единиц. По нашему мнению, именно лишайниковый покров в этих условиях стимулирует ускорение разложения опада, поскольку достаточно высокий класс бонитета в подобных условиях способствует накоплению растительных остатков за счет большего запаса фитомассы.
В сухих условиях разница между опадо-подстилочными коэффициентами в насаждениях как с лишайниковым покровом, так и без покрова незначительная и составляет меньше единицы.
Таблица 3
Характеристика лесной подстилки на пробных площадях
№ п/п Толщина лесной подстилки, см Масса лесной подстилки, кг/га Масса опада, кг/га Опадо-подстилочный коэффициент
1 0,7-1,5 32650 4415 7,4
2 0,5-1,0 26530 3552 7,5
3 0,5-0,7 19837 2575 7,7
4 0,5-1,0 23265 2977 7,8
5 0,5-1,0 25292 3380 7,5
6 0,5-1,0 27200 3540 7,7
7 0,5-1,0 25670 3250 7,9
8 1,0-1,5 15510 1890 8,2
9 1,0-1,5 17500 2108 8,3
10 3,0-5,0 45345 4299 10,8
11 3,0-5,0 51911 4945 10,5
Рис. 1. Процентное содержание 137'С$ в лесной подстилке пробных площадей
Влияние лишайникового покрова на разложение растительного опада отображается и на распределение в лесной подстилке радиоцезия. Исследования показали, что в про-
137/—
центном соотношении содержания Сs между лесной подстилкой и грунтом под лишайниковым покровом удельная активность радионуклидов практически в два раза ниже, чем на участках без эпигейной лихенофлоры (рис. 1).
В результате исследований установлено, что на скорость выщелачивания 137Сs из опада влияет, в первую очередь, равномерность распространения лишайников по площади. В результате, в сухих борах при проекционном покрытии грунта лишайниками 85% в лесной подстилке находится 6,8% радионуклидов грунта, а при проективном покрытии 95% — 2,7%. В свежих борах при проективном покрытии грунта лишайниками 85% в лесной подстилке находится 12,1% радионуклидов грунта, а при проективном покрытии 95% — 5,5%. Поскольку запас лишайников зависит от видового состава, возраста и высоты таллома, исследования показывают, что его влияние на распределение радионуклидов можно
рассматривать исходя из вышеперечисленных показателей. Потому, на наш взгляд, проективное покрытие является более репрезентативным.
Содержание радионуклидов на площадках без покрова (в условиях А1) и с мохово-черничным покровом (в условиях А2) не имеет такой разницы, что показывает влияние лишайникового покрова на распределение радионуклидов в лесной подстилке. При этом в свежих борах на пробных площадях 10 и 11 содержание радиоцезия значительно превышает насаджения с лишайниковым покровом, что так же указыват на роль лишайников не только в разложении опада, но и в распределении в лесной подстилке радионуклидов.
Это же показывает и распределение радиоцезия в фракциях лесной подстилки (рис. 2). Так, в условиях сухого и свежего бора распределение радионукидов по фракциям приблизительно одинаковое: наибольшую удельную активность содержит разложившаяся фракция (<1 мм), наименьшую — не-разложившаяся. В этих условиях распределение 137Сs по фракциям идет равномерно.
100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%
< 6,4 / Г 6,0 s////А
f17'2i \ J18,4;i
46,0 45,6
W
2,3 2,3
9 Щ 9
10,1
7,1
А1
А2
А1
А2
□ < 1 мм 11135-1 мм Е0> 3 мм □ неразложившаяся
Рис. 2. Распределение активности 137Св в разных фракциях лесной подстилки пробных площадей
На участках без лишайникового покрова наибольшую удельную активность ,37Сs удерживает полуразложившаяся подстилка, максимум находится именно во фракции >3 мм. Причем, если в условиях А2 это можно объяснить толщиной лесной подстилки, что вызывает увеличение времени ее разложения и, соответственно, объясняет накопление значительной удельной активности радионуклидов в данной фракции, то относительно условий А,, где лесная подстилка немногим превышает по толщине исследуемые варианты, максимум накопления ,37Сs в полуразложившейся подстилке объясняется постепенным переходом радионуклида в процессе разложения опада без участия лишайников.
Именно условия А, являются в данном случае более репрезентативными, поскольку запас растительного опада и условия разложения в насаждениях без лишайникового покрова близки к условиям исследуемых экосистем. В результате, в сухих борах без лишайникового покрова наименьшая активность ,37Сs (8,5%) содержится именно в разложившейся части лесной подстилки, наибольшая — в полуразложившейся фракции более 3 мм. Активность неразложившейся фракции превышает такую же под лишайниками в три раза. Таким образом, очевидно влияние лишайников на высвобождение радионуклидов из растительного опада и увеличение скорости перехода радионуклидов из лесной подстилки в грунт.
Выводы
Лишайниковый покров имеет непосредственное влияние как на разложение расти-
тельного опада, так и на высвобождение из него радионуклидов.
Скорость разложения лесной подстилки под эпигейной лихенофлорой больше, чем в насаждениях без лишайникового покрова, что показывает разница опадо-подстилочных коэффициентов от 0,5 в сухих борах до 3 в свежих.
Содержание и распределение радиоцезия в лесной подстилке показывают, что высвобождение радионуклидов из опада под лишайниками проходит быстрее и максимальная удельная активность ,37Cs (более 45%) концентрируется в разложившейся фракции. Наименьшее загрязнение имеет неразложившаяся часть (до 6,5%).
Библиографический список
1. Окснер А.М. Флора лишайниюв УкраУни: в 2 т. - Киев: Вид-во АН УРСР, 1956. - Т. 1. - 495 с.
2. Программа и методика биогеоценоло-гических исследований / отв. ред. Н.В. Ды-лис. - 1974. - 403 с.
3. 1нструкця з выбору та пдготовки зразюв для радюметричного контролю продукцГУ лкового господарства. - К^в, 1998.
- 78 с.
4. Богатырев Л.Г. Генезис лесных подстилок в различных природных зонах европейской части России // Лесоведение. - 1995.
- № 4. - С. 3-12.
5. Ведрова Э.Ф. Разложение органического вещества лесных подстилок / / Почвоведение. - 1997. - № 2. - С. 216-223.
6. Лакида П.1. Ф^омаса лiсiв УкраУни: монографiя. - Тернопть: Збруч, 2001. -256 с.
7. Васенков Г.1., Бельська О.В. Розподт
■ 137/—
активностi Cs у нижньому ярусi сосново-лишайникового типу лiсу // Вiсник ДАУ. — 2003. — № 1. — С. 58-66.
8. Добровольский Г.В., Карпачевский Л.О. Роль почвы в лесных биогеоценозах: доклад на XII ежегодном чтении памяти акад. В.Н. Сукачева. — М.: Наука, 1995. — 52 с.
9. Карпачевский Л.О. Лес и лесные почвы. — М.: Лесн. пром-сть, 1981. — 261 с.
References
1. Oksner A.M. Flora lyshajnykiv Ukrai'ny. V 2-h t. — T. 1. — K.: Vyd-vo AN URSR, 1956. — 495 s.
2. Programma i metodika biogeotsenolo-gicheskikh issledovanii / otv. red. N.V. Dylis. — M., 1974. — 403 s.
3. Instrukcija z vidboru ta pidgotovky zrazkiv dlja radiometrychnogo kontrolju produkcii' liso-vogo gospodarstva. — Kyiv, 1998. — 78 s.
4. Bogatyrev L.G. Genezis lesnykh podstilok v razlichnykh prirodnykh zonakh evropeiskoi chasti Rossii // Lesovedenie. — 1995. — № 4. — S. 3-12.
5. Vedrova E.F. Razlozhenie organicheskogo veshchestva lesnykh podstilok // Pochvovedenie. — 1997. — № 2. — S. 216-223.
6. Lakyda P.I. Fitomasa lisiv Ukrai'ny. Mono-grafija. — Ternopil': Zbruch, 2001. — 256 s.
7. Vasenkov G.I., Bjel's'ka O.V. Rozpodil aktyvnosti 137Ss u nyzhn'omu jarusi sosnovo-lyshajnykovogo typu lisu // Visnyk DAU. — 2003. — № 1. — S. 58-66.
8. Dobrovol'skii G.V., Karpachevskii L.O. Rol' pochvy v lesnykh biogeotsenozakh. Doklad na XII ezhegodnom chtenii pamyati akad. V.N. Sukacheva. — M.: Nauka, 1995. — 52 s.
9. Karpachevskii L.O. Les i lesnye pochvy. — M.: Lesn. prom-st', 1981. — 261 s.
+ + +
