CC BY
40
Аграрный вестник Урала №1 (80), 2011 г.
Лесное хозяйство *
таблица 2
статистические характеристики прироста по высоте 11-летних культур кедра посаженных с комом за последние два пятилетия
Средний (за 5 лет) прирост по высоте, см
Статистики Отношение
Объекты за 1 пятилетие ст m x C,V P tk за 2 пятилетие к 1 пятилетию к контролю ст m x C,V P t (предшествующее). tk (текущее)
Контроль(к) 31,8 7,34 1,82 21,8 6,7 - 22,2 69,8 - 4,60 1,59 20,6 7,8 3,97 -
Задернелая вырубка 26,2 5,79 1,58 22,1 6,0 2,32 32,0 122,1 144,1 6,77 2,08 21,6 6,1 22,2 3,74
Заболоченная вырубка 26,0 8,64 1,94 32,6 7,3 2,18 25,0 96,2 112,6 5,56 1,33 22,4 5,3 0,43 1,35
Площадь выпаса 19,2 2,18 0,97 11,5 5,1 6,11 23,4 121,9 105,4 4,77 2,13 20,7 9,3 1,80 0,45
Литература
Кобранов Н. П. Обследование и исследование лесных культур // Тр. по лесному опытному делу. Л., 1930. Вып. 8. С. 1—102. Огиевский В. В., Хиров А. А. Обследование и исследование лесных культур. Л., 1967. 51 с.
Дворецкий М. Л. Практическое пособие по вариационной статистике. Йошкар-Ола : Поволжский лесотехн. ин-т, 1961. 100 с. Зайцев Г Н. Математическая статистика в экспериментальной ботанике. М. : Наука, 1984. 424 с.
Чиндяев А. С. Гидролесомелиоративные стационары / Опытное лесохозяйственное предприятие Уральской лесотехнической академии. Екатеринбург : УГЛТА, 1995. С. 11—15.
Чиндяев А. С. Гидролесомелиративный стационар «Песчаный» Свердловской области / Мелиоративно-болотные стационары России. Научн. центр ВАНТАА. МЕ^А, 2006. С. 202—203.
Мочалов С. А., Капралов А. В. Лесные питомники / Опытное лесохозяйственное предприятие Уральской лесотехнической академии. Екатеринбург : УГЛТА, 1995. С. 26—33.
Маслаков Е. Л. Классификация деревьев и социальная структура древостоя в культурах сосны и ели / Экология популяций. Новосибирск : СО АНСССР, 1988. С. 47—49.
влияние электромагнитного излучения промышленной частоты на почвенные экосистемы лесных биогеоценозов
Л. А. КовАЛЕнКо, доктор биологических наук, московский Энергетический институт (Технический Университет), и. в. ЩЕРБАКов, аспирант, Уральская ГСХА
620075, г. Екатеринбург, ул. Карла Либкнехта, 42; тел. 8 (343)259-09-10
Ключевые слова: Электромагнитное излучение, почвенная экосистема, биогеоценоз. bywords: Electromagnetic radiation, soil ecosystem, biogeocenosis.
Деградация природной среды, вызванная бесконтрольной хозяйственной деятельностью человека, в последние годы приобретает все более угрожающий характер [1, 2], в связи с чем особенно значимыми становятся методы оценки состояния экосистем и прогнозирование их функционирования. Важнейшая роль в диагностике лесных биогеоценозов, расположенных в зоне загрязнения от промышленных предприятий, а также на территориях, подверженных влиянию сельскохозяйственной деятельности и объектов энергетики, принадлежит биоиндикации, позволяющей объективно определить уровень устойчивости системы в целом при различных видах антропогенного прессинга [3, 4, 5, 6]. Работами многих авторов было показано, что, независимо от характера загрязнения почв, изменения активности некоторых ферментов в них, имеют сходство динамики и направленности этого процесса.
Это позволило сделать предположение о неспецифичности таких изменений, а почвенные ферменты особенно чувствительные к любым антропогенным воздействиям, было рекомендовано применять в качестве неспецифических интегральных биоиндикаторов загрязнения и в то же самое время рассматривать их, как биоиндикаторы адаптации почвенных экосистем к различного рода загрязнениям. Среди огромного множества (более тысячи) различных ферментов почв каталаза (КФ 1.11.1.6) является наиболее изученным биоиндикатором состояния почвенных экосистем при разных видах антропогенного воздействия. Показатели активности каталазы и относительного коэффициента каталаз-ной активности почвы (ККП - отношение активности фермента каталазы в верхнем горизонте почвы А1 к общей сумме показателей горизонтов почвенного профиля (01+02+А1)) могут служить для оценки
степени нарушения почвообразовательных процессов сосновых и других лесных насаждений и лесорастительных свойств почв [7].
Поскольку влияние электромагнитного воздействия от ЛЭП на почвы лесных биогеоценозов проводятся впервые, в качестве биоиндикаторов процессов адаптации к ЭМ загрязнению нами были выбраны наиболее информативные из них [8]. Так, из рассмотренных многими авторами индикаторов загрязнения почвенных экосистем, подвергавшихся длительному и хроническому, разной интенсивности действию различных по химической природе поллютантов, наиболее целесообразно определять следующие показатели: активность фермента каталазы в профиле почвенного разреза (суммарную активность) и выведенный и обоснованный авторами относительный показатель каталазной активности почвы (ККП). Эти параметры
www.m-avu. narod. ru
45
333^»— Аграрный вестник Урала №1 (80), 2011 г. ^
Лесное хозяйство
Таблица 1
Каталазная активность в почвенном профиле участка лесного биогеоценоза на территории Полевского лесхоза Свердловской области при различных уровнях э/м воздействия
ПП*,рас-стояние от ВЛ,м Уровень э/м воздействия (мкТл) о а о * * И < 2 о а о Ы < < а о & < 8 а * ^ * ККП (%) * * * И К
0 м 0,31 -- -- 20 -- -- --
20 м 0,02 20,5±0,91 38,0±1,72 20,0±2,01 78,5 25,6 0,70
100 м 0,005 29,4±1,43 42,8±2,02 25,0±2,03 97,2 25,7 0,88
200 м 0,002 33,2±1,63 40,0±1,85 23,0±1,97 96,7 23,8 0,87
5000м 0 42,9±2,09 43,1±2,06 25,0±1,97 111,0 22,5 1,0
*ПП - пробная площадка **Активность каталазы
***Индекс каталазной активности - отношение показателя суммарной активности в почвенном профиле исследуемой ПП к показателю суммарной активности в почвенном профиле контрольной ПП_(ПП-200 м) _ __ ___
****разница между суммарной активностью ПП 20 м и ПП 200 м статистически достоверна;
почвы были использованы в качестве экспресс-метода для оценки состояния лесорастительных свойств почв и проведения мониторинга [8].
Сравнительный анализ биологической активности почв в зонах антропогенного воздействия и на территориях с относительно благополучной экологической ситуацией показал, что активность почв техногенных зон почти на порядок отличается от активности почв районов с условно-удовлетворительной ситуацией в одних и тех же природных условиях (по географическому положению). По этой причине для определения влияния электромагнитного загрязнения на почвенные экосистемы были выбраны в качестве объектов исследования почвы лесных биогеоценозов на территории со средним уровнем антропогенного воздействия.
В настоящей работе представлены изменения показателей ферментативной активности и ККП на разноудаленных от источников ЭМ загрязнения пробных площадках различных участков ЛЭП-500, которые однозначно указывают на стрессовый характер электромагнитного воздействия на почвенные экосистмы.
Экспериментальные данные о влиянии ЭМИ на почвенную биоту летом 2010 года (табл. 1) получены при исследовании почв на территории Полевского лесхоза Свердловской области, на участке с удовлетворительной экологической ситуацией (постоянная пробная площадь (ППП) 26 км - условно-контрольный участок, описанный в монографиях [3, 7, 8]). Так, на указанном участке, где проходит ЛЭП-500 (в 5 км от ППП 26 км), активность каталазы под воздушными линиями (ВЛ) была снижена на 20 % в верхнем горизонте почвы по сравнению с контрольной ППП. На пробной площадке, удаленной от ВЛ на 20 м, активность каталазы в верхнем подгоризонте подстилки 01 составляла менее 50 % от данного показателя на контрольной ППП, в подгоризонте 02 она была снижена на 10 % и на 20 % - в верхнем горизонте почвы А1 (табл. 1). Индекс каталазной активности был наименьшим на ПП 20 м и на 0,17-0,18 отличался от таковых на ПП 100 м и ПП 200 м. По сравнению с активностью фермента в подгоризонтах подстилки и верхнем горизонте почвы на расстояниях 100 м и 200 м от источника электромагнитного влияния суммарная активность каталазы на ПП 20 м снижена на 20 %, и она ниже, чем на контрольной ППП, почти на 30 %.
Следовательно, есть все основания
полагать, что почвенные экосистемы, как и живые организмы, находящиеся под влиянием ЭМИ, достаточно чувствительны к этому виду загрязнения окружающей среды, и их реакция на данное воздействие так же, как и на другие негативные факторы, проявляется изменением биологической активности по принципу адаптации биологических систем к неблагоприятным условиям.
Таким образом, проведенные исследования позволяют сделать следующие общие выводы по данной работе.
Выводы.
1. Интегративный характер показателей ферментативной активности почв лесных биогеоценозов, обусловленный аккумуляцией почвенными структурами ферментов, выделяемых всеми компонентами экосистемы (опавшими листьями, другими растительными остатками, корнями деревьев, грибами, микроорганизмами и различными геобионтами и т. д.), дает основание применять метод ферментативного анализа почв для определения уровня функционального состояния последних при различного рода антропогенных воздействиях, таких как химическое, а также физическое загрязнения.
2. Результаты данной работы позволяют считать, что почвенные экосистемы территорий, расположенных в зоне влияния электромагнитных полей от ЛЭП, подвергаются ощутимому влиянию последних. По мере приближения к источнику ЭМ-загрязнения закономерно снижается активность каталазы в верхнем горизонте почвы и в подгоризонтах подстилки и возрастает коэффициент каталазной активности
почвы (ККП), что свидетельствует о высокой информативности данных показателей как биоиндикаторов уровня биологической активности почвы при электромагнитном загрязнении;
3. Для оценки почвообразовательных
процессов и лесорастительных свойств лесных почв, диагностики её физиологического состояния и эффективности лесохозяйственных
мероприятий в зонах электромагнитного загрязнения целесообразно использовать ряд информативных биоиндикационных показателей, таких как суммарная активность каталазы почвенного профиля и ККП. Предложенные биоиндикаторы в то же время могут служить показателями степени нарушения почвообразовательных
процессов сосновых и других лесных насаждений и лесорастительных свойств почв в зонах ЛЭП.
4. Изучение состояния биологической
активности лесной подстилки и почвы в зонах загрязнения ЭМИ методами ферментативного анализа показывает перспективность
комплексных исследований, особенно с учетом представлений об адаптации почвенных экосистем к загрязнениям. При этом выделение стадии и фазы стресса, развивающегося в любой экосистеме в ответ на антропогенное воздействие, может способствовать определению пределов толерантности природных экосистем к различного рода загрязнениям и последующему обоснованию нормативов ПДН (предельно допустимой нагрузки), применяемых в природопользовании.
Литература
1. Акимова Т. А., Хаскин В. В. Экология. Человек—Экономика—Биота— Среда: учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М. : ЮНИТИ-ДАНА, 2000. 566 с.
2. Донник И. М. Повышение качества продукции животноводства на территориях промышленного загрязнения // Аграрный вестник Урала. 2003. № 2. С. 39—46.
3. Шебалова Н. М., Бабушкина Л. Г Лесные почвы сосновых насаждений, произрастающих в зонах техногенного загрязнения. Биоиндикаторы загрязнения. Екатеринбург : УГЛТУ, 1999. 194 с.
4. Неверова О. П. Экологический мониторинг в зоне деятельности животноводческих предприятий: автореф. дис. ... канд. биол. наук. Екатеринбург : УрГСХА, 2003, 24 с.
5. Лопаева Н. Л. Экологический мониторинг окружающей природной среды в зоне деятельности предприятий промышленного птицеводства: автореф. дис. ... канд. биол. наук. Екатеринбург : УрГСХА, 2006. 22 с.
6. Колечицкий Е. С., Романов В. А., Карташев В. Г Защита биосферы от влияния электромагнитных полей. М. : Издательский дом МЭИ, 2008. 352 с.
7. Коваленко Л. А., Бабушкина Л. Г Биологическая активность почв как показатель уровня адаптации почвенных экосистем к техногенному воздействию. Екатеринбург : УрГСХА, 2003. 264 с.
8. Бабушкина Л. Г, Коваленко Л. А., Неверова О. П., Судаков В. Г Биологическая активность компонентов агробиогеоценозов как показатель адаптации экосистем к антропогенному загрязнению. Екатеринбург : УГЛТУ, 2008. 292 с.
46 www.m-avu.narod.ru
