CC BY
15ных насаждений. Не осуществляются и другие необходимые лесохозяйственные мероприятия, что незамедлительно сказывается на состоянии насаждений. Если сегодня допустить гибель этих насаждений, то на их восстановление потребуется больше средств, чем на содержание.
В настоящее время площадь искусственно созданных защитных лесных насаждений разного назначения составляет лишь менее 1% аграрной территории, что, по крайней мере в 5-7 раз меньше научно обоснованных норм облесения [8].
Кроме того, открытым вопросом остается неопределенность с собственностью многих уже ранее созданных насаждений на землях сельскохозяйственного назначения, отсутствием законодательства об ответственности земледельцев за сохранность данных посадок.
Ввиду того что ЗЛН в Казахстане выполняют очень важную защитную и экологическую функции, поэтому необходимо проведение детальной оценки существующих защитных лесных насаждений и на её основании проведение следующих мероприятий:
- разработка научно-обоснованных рекомендаций по реконструкции, уходу и сохранению ранее созданных насаждений;
- разработка проектов по созданию новых насаждений для разных природно-климатических зон и районов Казахстана, там, где это действительно необходимо с точки зрения санитарного и мелиоративного значения ЗЛН;
- в перспективе разработать, а там, где уже существуют - улучшить систему защитных лесных насаждений - «зеленое кольцо», для каждого крупнонаселенного и промышленного города республики
с целью улучшения условий проживания людей и улучшения экологической обстановки.
Литература
1. Википедия. Свободная энциклопедия. [Электронный ресурс] Wikipedia. The Free Encyclopedia.: Республика Казахстан. Послед. Изм.: 17:27, 3 мая 2015. Интернет-энциклопедия. Режим доступа: https:// ru.wikipedia.org/wiki/Казахстан, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. рус.
2. Демидовская Л.Ф. Березовые колочные леса Северного Казахстана и их типы // Труды по лесному хозяйству Сибири. - Новосибирск, 1958. - Вып.4. - С. 171-179.
3. Каргов В. А. Лесные полосы и увлажнение полей / В. А. Каргов, Москва.: Лесная промышленность, 1971. - 96 с.
4. Захаров П.С., Слюсарев М.Г. Лесные насаждения против суховеев и пыльных бурь / П.С. Захаров., М.Г. Слюсарев, М.: Лесная промышленность, 1980. 62 с.
5. Бозриков В.В., Муканов Б.М. Лесомелиоративное районирование лесостепной, степной и полупустынной зон Казахстана / КазНИИЛХА. - Алматы: РИИ «Бастау» НАЦАИ РК, 1997. - 200 с.
6. Макаренко А.А. Система ведения лесного хозяйства. Северный Казахстан. - Алма-Ата: Кайнар, 1986. - 218 с.
7. Ершов Г.Л. Агрономическая эффективность полезащитных лесных полос различных конструкций. Ав-тореф. дис. канд. с.-х. наук., Волгоград, 1982.- 16 с.
8. Муканов Б.М. Научные основы формирования аг-ролесоландшафтов в равнинных условиях Казахстана. Автореф. дис. на соиск. учен. степ. д.с.-х.н., Алматы, 2002. - 48 с.
ОЦЕНКА СНЕГОНАКОПЛЕНИЯ И ФИТОТОКСИЧНОСТИ ТАЛОЙ СНЕГОВОЙ ВОДЫ
В ЗАЩИТНЫХ ЛЕСНЫХ ПОЛОСАХ ВБЛИЗИ АВТОДОРОГ
Здорнов Игорь Александрович,
Магистрант, Уральский государственный лесотехнический университет;
Марина Наталья Валентиновна,
к.х.н., доцент, Уральский государственный лесотехнический университет, Уральский федеральный университет
г. Екатеринбург
EVALUATION OF SNOW ACCUMULATION AND PHYTOTOXICITY OF SNOWMELT WATER IN HIGHWAY SHELTERBELS Zdornov Igor Aleksandrovich, Master's Student, Ural State Forest Engineering University;
Marina Natalia Valentinovna, Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor, Ural State Forest Engineering University, Ural Federal University, Ekaterinburg АННОТАЦИЯ
В представленной работе приведены материалы по изучению снегонакопления и фитотоксичности талой снеговой воды в защитных лесополосах ABSTRACT
The article analyses data from the study of snow accumulation and phytotoxicity of snowmelt water in shelterbelts Ключевые слова: Лесозащитные полосы, степень снегонакопления, талая снеговая вода, биотестирование, Chlorella vulgaris Beijer, фитотоксичность
Keywords: Shelterbelts, degree of snow accumulation, snowmelt water, bioassay, Chlorella vulgaris Beijer, phytotoxicity
В перспективе развития народного хозяйства Казахстана огромную роль играет эффективное использование автомобильных дорог в любое время года. Однако в северных районах республики нормальное функционирование дорог в зимних условиях значительно затрудняется из-за высокой снегозависимости, вызванной резко выраженной равнинностью и продолжительным зимним периодом. Это причиняет огромный ущерб.
К основным убыткам, связанным в первую очередь со степенью снегозаносимости дорожного полотна следует отнести следующее: расходы от транспортных потерь из-за снижения скорости движении, задержки грузов и увеличения в связи с этим действующего количества автотранспорта. Из известных способов предупреждения снежных заносов наиболее перспективны ветро- и снегозащитные насаждения [1].
Темпы создания снегозащитных насаждений в Казахстане значительно отстают от темпов дорожного строительства. Многие автомобильные дороги до сих пор на значительном протяжении лишены такой защиты или ограждены лесными полосами, которые обладают конструктивными недостатками и не спасают oт заносов. Поэтому в свое время возникла необходимость разработки применительно к различным региональным условиям отдельных территорий республики рациональных конструкций снегозащитных насаждений, обладающих повышенной снегоёмкостью.
Основными источниками загрязнения защитных лесных полос около автодорог являются выхлопные газы автотранспорта, продукты истирания автошин и дорожного полотна, противогололедные материалы. Траектория перемещения загрязняющих веществ определяется метеорологическими условиями, структурой ландшафта и
А. Берёза пушистая
Рисунок 1 - Снегонакопление вдоль а
организацией движения автотранспорта [2,3]. Механические барьеры (сооружения, здания, защитные лесные полосы) препятствуют переносу аэрозолей, способствуют накоплению токсикантов вблизи проезжей части дороги. Интенсивность движения автотранспорта также влияет на степень загрязнения придорожных территорий [4].
Следует отметить, что накопившиеся в снеге за зимний период загрязняющие вещества в процессе таяния снега попадают в почву, что в свою очередь оказывает негативное воздействие на санитарное состояние прилегающих в приделах полосы отвода автодорог защитных лесных полос.
В связи с вышеизложенным, нами было проведено изучение снегонакопления и проведена оценка степени фитотоксичности талой снеговой воды в придорожных защитных лесных полосах (далее ЗЛ П).
Исследования проводились на территории Мам-лютского района Северо-Казахстанской области, Республики Казахстан.
В качестве объекта исследования были выбраны 5 участков на автодорогах: «Трасса М51 Новосибирск-Челябинск»! и «Трасса А21 Мамлютка-Костанай»2.
В зимний период времени, на данных участках ежегодно фиксируются случаи снежных заносов дорожного полотна, что ограничивает и затрудняет движение транспорта. Величина снежных заносов и их повторяемость зависят от количества выпадающего снега и ветрового режима территории, рисунок 1. Защитные лесные полосы на территории Мамлютского района расположены на расстоянии от 20 до 25 м от дорог, в зависимости от элементов рельефа и назначения прилегающих к ним территорий [5].
Б. Вяз мелколистный
втодорог (А - участок 1, Б - участок 5)
В исследуемых защитных лесных полосах были проведены замеры высоты снежного покрова в следующих точках: 1* - У дороги (бровка кювета); 2* - Перед полосой, на равноудаленном расстоянии от дороги и ЗЛП; 3* - В полосе (замеры проводились в центре, независимо от количества рядов и конструкции ЗЛП); 4* - За полосой на расстоянии 10 м; 5* - 50 м за полосой, а также отбор проб снега для определения фитотоксичности талой снеговой воды в точках: 2*, 3* и 4*.
Определение высоты снежного покрова проводилось при помощи снегомерной рейки. Замеры проводились на всю глубину снежного покрова. План-схема точек замеров снежного покрова и отбора проб снега представлена на рисунке 2.
Перед взятием проб, на каждом участке выкапывался шурф на глубину снежного покрова. Взятие проб снега проводилось при помощи снегомера. Взятая проба взвешивалась и на основании полученных результатов была рассчитана плотность снежного покрова по формуле:
P=G/(S*H)*1000
(1)
где: Р - плотность пробы снега, г/см3; G - вес пробы, в граммах; S - приёмная площадь цилиндра, см2; Н - высота пробы снега, см. 1000 - коэффициент пересчета в кг/м3.
Было взято по 3 пробы снега на каждом участке обследования. Полученные результаты по характеристике снежного покрова приведены в таблице 1.
По данным таблицы 1 видно, что отложение снегового покрова на разных участках исследования неравномерное. Снегонакопление графически представлено на рисунках 3,4.
А - полотно автодороги Б - кювет В - защитная лесополоса Г - снежный покров Рисунок 2 - План-схема точек замеров снежного покрова и отбора проб снега
Характеристика снежного покрова_
Таблица 1
Точки замеров / проб Участок 1 Участок 2 Участок 3 Участок 4 Участок 5
Высота снежного покрова, см
1* 83 71 62 61 62
2* 125 60 96 91 90
3* 52 55 45 54 65
4* 30 57 113 58 84
5* 50 54 54 51 48
Плотность снежного покрова, кг/м3
2* 252,5 212,5 250,5 332,6 120,9
3* 258,0 225,8 235,2 184,5 217,9
4* 275,2 211,7 238,5 191,1 228,5
Запас снега, кг/м2
2* 315,6 127,5 240,5 302,7 108,8
3* 134,2 124,2 105,8 99,6 141,6
4* 82,6 120,7 269,5 110,8 191,9
140
а 130 120
03
§ 110 & 100 ё 90 о 80
70 60 50 40 30 20
<и И о
03
н о о
т
--♦•-•Участок 1
Участок 5
Точки замеров
Рисунок 3 - Снегонакопление в лесополосах на участках 1,5
Примечание к рисунку 3: Преобладающее направ- ЗЛП, слева от точки «1» находится автодорога. Движение ление ветров в зимний период (по данным §1зте1ео.к2) ветрового потока и снежных масс осуществляется по юго-западное ( Ю-3). Точка «3» проходит по центру направлению отточки «5» к точке «1»
1
о
Я 20
Щ 1 2 3 4 5
Точки замеров
Рисунок 4 - Снегонакопление в лесополосах на участках 2,3,4
Примечание к рисунку 4: точка «3» проходит по центру ЗЛП, слева от точки «1» находится автодорога. Движение ветрового потока и снежных масс осуществляется по направлению отточки «1» к точке «5»
По графикам снегонакопления (рисунок 3,4) видно, что наибольшая величина снегоотложений наблюдается за полосой (точка 4*) и перед полосой (точка 2*). Полосы продуваемой конструкции накапливали снег только перед полосой, а полосы ажурной конструкции накапливали снег перед полосой и за ней. Следует также отметить, что точка 2 проходит по кювету автодороги, где накапливается большее количество снега, ввиду того, что это искусственно созданное сооружение, предназначенное для отвода поверхностных вод с полотна и откосов выемки и осушения полотна на небольшую глубину в летний период, и накопления и задержки снежных масс.
Для определения фитотоксичности различных сред, Ю.С. Григорьевым с сотрудниками разработана методика, основанная на сравнении суточного прироста численности клеток хлореллы в контрольном и опытном вариантах [6]. Изменение численности клеток определяется посредством измерения оптической плотности суспензии водоросли при длине волны 670 нм. Прямо пропорциональная зависимость между величиной оптической плотности и количеством клеток в суспензии водоросли сохраняется в диапазоне значений оптической плотности 0,0000,350.
Расчет показателя токсичности КТр проводится по формуле:
КТр = (Ак - Ат)/Ак
(2)
где Ак и Ат - величины оптической плотности контрольного и тестируемого образца, соответственно, после 24 часов биотестирования.
Критерием токсичности тестируемого раствора по данной методике является снижение на 20% (подавление роста) или увеличение на 30% (стимуляция роста) оптической плотности тестируемого образца по сравнению с оптической плотностью контрольного (КТр > 0,2 и КТр < - 0,3).
Стимуляция ростовых процессов, по-видимому, может являться следствием активации неспецифических защитных реакций клеток в ответ на присутствие токсикантов в растворе. В этом проявляется фазность реакции водорослей на действие токсических веществ, когда при их низких концентрациях наблюдается стимулирование физиологических процессов, а при высоких - угнетение [7,8].
Степень токсичности устанавливается на основе её токсикологических характеристик через величину биологически безопасного разбавления согласно таблицы 2. Для этого из результатов биотестирования разведений пробы воды, кратных трем выбирают то разбавление, для которого рассчитанный индекс отклонений (I) превысил критерий токсичности воды. При этом процент отклонения в величине оптической плотности по сравнению с контролем, проявляющийся в виде подавления роста приводится со знаком (+), а его стимуляции со знаком (-).
Таблица 2
Токсикологические характеристики качества испытуемой воды
Величина разбавления тестируемой воды, при которой превышен критерий токсичности Качество воды
1 слаботоксичная
3 среднетоксичная
9 токсичная
27 сильнотоксичная
81 гипертоксичная
Если в ряду разбавлений имеются отклонения в оптической плотности как в ту, так и в другую сторону, то качество воды устанавливается по наибольшей величине разбавления, для которой превышен критерий токсичности. Если критерий токсичности не превышен ни при одном разбавлении воды, то проба считается нетоксичной.
Биотестирование проводили на Фитотестере-03 в течение 24 часов при температуре 34-36оС, интенсивно-
сти света - 80 Вт/м2 и скорости вращения кассеты с реакторами 30 об./мин. Результаты определения фитотоксичности представлены в таблице 3.
Для выявления возможных причин слабой фитотоксичности талой снеговой воды были определены значения рН. Известно, что оптимальная для жизнедеятельности хлореллы кислотность среды находится в пределах 6 - 8 единиц рН [9]. Анализ полученных данных показал, что рН практически всех образцов талой снеговой воды не выходит за эти величины.
Таблица 3
Фитотоксичность снеговой воды
Точки отбора проб Фитотоксичность
pH Коэффициент токсичности Степень токсичности
Участок 1 (Берёза)
2* 6,75 -0,29 нетоксична
3* 6,08 0,24 слаботоксична
4* 6,40 -0,06 нетоксична
Участок 2 (Тополь)
2* 6,37 0,24 слаботоксична
3* 6,24 -0,06 нетоксична
4* 6,57 0,11 нетоксична
Участок 3 (Сосна)
2* 6,71 -0,16 нетоксична
3* 6,41 0,26 слаботоксична
4* 6,19 -0,11 нетоксична
Участок 4 (Тополь+вяз)
2* 6,12 0,26 слаботоксична
3* 5,42 -0,33 слаботоксична
4* 5,94 0,11 нетоксична
Участок 5 (Вяз)
2* 6,92 -0,27 нетоксична
3* 6,32 -0,11 нетоксична
4* 6,24 -0,11 нетоксична
Полосы продуваемой и ажурной конструкции оказали существенное влияние на накопление снежного покрова. Основная масса снега была задержана перед полосами и за ними. Надувания снежного покрова на полотно автодорог отмечено не было, защитные лесные полосы выполняют свои снегозащитные функции.
Таким образом, накопленное за зимний период в снежном покрове количество экотоксикантов, не оказывают заметного токсического влияния на ростовые функции тест-объекта. Однако, следует учитывать длительный период воздействия негативных факторов на состояние почв и насаждений лесных защитных полос.
Литература
1. Экологическая и экономическая роль защитных лесных насаждений в лесоаграрном степном ландшафте / под ред. Е. С.Павловского и др. Сборник научных трудов. Волгоград: ВНИАЛМИ, 1985. -168 с.
2. Куров Б.А. Как уменьшить загрязнение окружающей среды автотранспортом // Россия в окружающем мире: 2000 ( Аналитический ежегодник ) / Отв. ред. Н.Н. Марфенин / Под общ. ред.: Н.Н. Моисеева, С.А. Степанова.- М.: Изд-во МНЭПУ, 2000.328 с.
3. Луканин В. Н., Трофименко Ю. В. Промышленно-транспортная экология. - М.: Высш. шк., 2001.273 с.
4. Быстрых В.В., Боев В.М. Загрязнение воздуха в районе автомагистрали как фактор риска // Экология большого города: Тез. докл. науч.- практ. конф.-Пермь, 1996. С. 14 -15.
5. Организационно-Хозяйственный план ведения лесного хозяйства Мамлютского Государственного учреждения по охране лесов и животного мира Акимата СКО. Пояснительная записка. - Т. I. - Ал-маты, 2002. С. 2-85.
6. Григорьев Ю. С. Методика определения токсичности проб поверхностных пресных, грунтовых, питьевых, сточных вод, водных вытяжек из почвы, осадков сточных вод и отходов по изменению оптической плотности культуры водоросли хлорелла (Chlorella vulgaris Beijer) (ПНД ФТ 14.1:2:3:4.10-04, 16.1:2:3:3.7-04). -М.: МПР России, 2004.- 25 с.
7. Никаноров А. М., Хоружая Т.А., Бражникова Л.В. и др. Мониторинг качества вод: оценка токсичности.-СПб.: Гидрометеоиздат, 2000.- 159 с.
8. Шавнин С.А., Марина Н.В., Голиков Д.Ю. Оценка фитотоксичности техногенных отходов // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2013. № 4 (42). С. 204-206.
9. Козицкая Ю.С., Шавнин С.А., Исупов И.А и др. Влияние противогололедных материалов и проблемы фитотоксичности почвогрунтов придорожных территорий в городах ХМАО-Югры // Проблемы региональной экологии. 2006. № 3. С.11-16.
ВЛИЯНИЕ ЗАЩИТНЫХ ЛЕСНЫХ ПОЛОС ВДОЛЬ АВТОДОРОГ НА ИЗМЕНЕНИЕ СКОРОСТИ ВЕТРОВОГО ПОТОКА В УСЛОВИЯХ СЕВЕРНОГО КАЗАХСТАНА
Здорнов Игорь Александрович,
Магистрант, Уральский государственный лесотехнический университет;
Капралов Анатолий Витальевич, к.с-х.н., доцент, Уральский государственный лесотехнический университет, г. Екатеринбург
