Автореферат (Комплексная оценка биогеохимической устойчивости экосистем в условиях техногенеза (на примере подтаежных лесов Южной Мещеры)), страница 3

Усольцева (2002).При анализе ландшафтной структуры территории использованытопографические карты масштаба 1:25 000 и фондовые материалы Рязанскогофилиала ФБУ «Территориальный фонд геологической информации по ЦФО»,применялись метод профилирования и фациально-урочищный анализ.Для изучения климатических факторов, влияющих на биопродуктивностьдревостоя, использованы методы дендрохронологии. Отбор кернов и дисков сосныосуществлялся в 2009-2016 гг.; обработаны 64 индивидуальных хронологии из 17точек пробоотбора.

Подсчет ширины годичных колец осуществлялся при помощи11программ CDendro и CooRecorder, расчет индексов прироста и стандартныхописательных статистик производился в соответствии с принятыми вдендрохронологии подходами (Битвинскас Т.Т., 1974; Feliksik E., Wilczyński S.,2009; Latte N. et al., 2015). Сравнение хронологий осуществлялось с помощьюкорреляционного и кластерного анализов; для идентификации факторов, влияющихна прирост, применялись корреляционный анализ и метод реперных лет. Анализреперных лет основан на ежегодных сравнениях аномалий прироста исоответствующих климатических условий (Cropper J.P., 1979) и считаетсяобщепринятым инструментом для изучения высокочастотных климатическииндуцированных изменений в радиальном росте деревьев (Fischer S., Neuwirth В.,2013).

За критерий аномальности прироста принималось его отклонение от среднегоне менее чем на одно стандартное отклонение (Latte N. et al., 2015).Для изучения закономерностей аккумуляции ТМ и РН в растительностилесных экосистем в 2013-2014 гг. осуществлялся сезонный отбор образцов почв иразличных структурных компонентов фитоценозов. Пробоотбор производился поклассическим методикам изучения биологического круговорота (Базилевич Н.И.

идр., 1978); были отработаны 23 ключевых участка, различных по условиямпроизрастания и видовой структуре сообществ.Химические анализы образцов фитомассы и почв осуществлялись нами личнона базе лаборатории геохимии ландшафтов при кафедре физической географииРязанского государственного университета имени С.А. Есенина по стандартнымметодикам (ПНД Ф 16.1:2.2:2.3:3.36-2002; МУК 4.1.985-00; РД 52.18.191-89; ГОСТ17.4.3.01-83; ГОСТ 17.4.4.02-84; Методические рекомендации …, 1981;Методические указания …, 1992).

Для определения концентраций ТМ в фитомассеосуществлялось кислотное разложение образцов с использованием микроволновойсистемы и последующее упаривание для полного разрушения органических иминеральных комплексов исследуемых элементов. Для определения содержанияформ ТМ в почве применялись: экстракция ацетатно-аммонийным буфернымраствором с рН 4,8 (извлекает подвижные, доступные для биопоглощения формыТМ); экстракция 1-нормальной азотной кислотой (извлекает ТМ, способныеперейти в раствор при экстремальном подкисляющем воздействии); экстракцияцарской водкой (извлекает валовые несиликатные формы ТМ). Определениеконцентраций ТМ (Cu, Zn, Cd) осуществлялось атомно-абсорбционным методом напламенном спектрометре «Спектр 5-4»; всего проанализировано свыше 400образцов.

На основе измеренных сезонных концентраций элементов и весовыхкоэффициентов,соответствующихпродолжительностикаждогосезона,вычислялись среднегодовые концентрации элементов во фракциях фитомассы и впочвах (для подвижных форм).12Определение удельной активности 137Cs и 40К в образцах фитомассы и почвпроизводилось с использованием сцинтилляционного гамма-спектрометра «МКС01А «МУЛЬТИРАД-гамма» с программным обеспечением «Прогресс»;произведено измерение активности 368 образцов.Статистическая обработка данных выполнена в программных пакетахStatistica и Excel, построение картосхем – в среде ГИС «Карта 2005» (производствоОКБ «Панорама»).

Рассчитывались коэффициенты транслокации (TF) элементов изкорней в надземные органы (по: Álvarez-Fernández А. et al., 2014; Jing Y. et al.,2014), коэффициенты дискриминации (DF) Zn/Cd и 40К/137Cs (по: Zhu Y-G., SmoldersЕ., 2000), коэффициенты контрастности распределения элементов в надземнойфитомассе.Для оценки потенциала биотического блока экосистем по мобилизации ииммобилизации элементов осуществлялся синтез пространственных оценокпродуктивности и запасов фитомассы сообществ с оценками содержания элементовв различных структурных компонентах фитоценозов. Расчет баланса ТМпроизведен относительно приходной статьи баланса в соответствии с идеологиейметода критических нагрузок (Manual on Methodologies ..., 2004).В третьей главе «Литогенная основа как фактор пространственнойнеоднородности биопродукционных процессов древостоя» рассмотрено влияниена прирост литогенетических ландшафтных факторов: глубины залегания коренныхпород, морфологии их поверхности и современного рельефа.Анализ данных бурения, топографических карт, полей биопродуктивностидревостоя и материалов полевых исследований позволил выделить в пределахрайона исследований 11 геоморфологических элементов ранга ландшафтныхместностей, отличающихся средней высотой, набором морфоскульптурных форм,историей развития и, следовательно, современной гидродинамикой (степеньюдренированности) и структурой растительного покрова (рис.

1). Современныйгидроморфизм, являясь ключевым фактором биопродуктивности древостоя, вусловиях малоконтрастного рельефа Мещеры тесно связан с глубиной залегания иморфологией поверхности коренных пород.В рельефе коренных пород изучаемой территории выражены двасубширотных долинных вреза в карбоновые известняки, положившие начало ЮгоЗападной и Северной ложбинам, по которым осуществлялся основной сток вэоплейстоцене (рис.

1). Врезы разделены останцовым Бельским палеоводоразделомотносительной высотой не менее 30 м. Анализ полей биопродуктивности древостояи геолого-геоморфологических профилей показал, что наиболее устойчивыеотрицательные аномалии прироста приурочены к осям доплейстоценовыхэрозионных ложбин (местности IX и X на рис. 1). При этом факторами,13снижающими прирост, являются слабая дренированность и широкое развитиезаболачивания.

Максимальные значения биопродуктивности в пределах районаисследований наблюдаются в местности VII, приуроченной к вершинепогребенного Бельского известнякового останца. Плотность известняка в 1,20–1,33раза выше, чем плотность иных пород, слагающих территорию, его локальныевыступы формируют положительные гравитационные аномалии, стимулирующиеводообмен и снижающие эффект переувлажнения – характерного для ЮжнойМещеры лимитирующего прирост фактора.

В современном рельефе местность VIIприурочена к одной из наиболее низких гипсометрических ступеней. Однако вусловиях малоконтрастного рельефа и господства песчаных отложений влияниепогребенной морфоструктуры на динамику влаги оказывается сильнее испособствует росту интенсивности водообмена и продукционных процессов.Рисунок 1 – Основные элементы ландшафтной структуры территории исследованияПримечание: А-В; C-D – линии геолого-геоморфологических профилей.

I-XI –основные геолого-геоморфологические неоднородности: I – Солотчинская останцоваяместность; II – Полковская депрессия; III – Пяткинская возвышенность; IV – Лопуховскаянаклонная равнина; V – Полянская наклонная равнина; VI – Ласковская поозернаяравнина; VII – Борисковская равнина; VIII – Дорофеевская равнина; IX – Темновскаяравнина (бывшая Юго-Западная ложбина стока); X – Переделецкая равнина (бывшаяСеверная ложбина стока); XI – Красное болото14Вчетвертойглаве«Пространственно-временныефакторыпродуктивности лесных экосистем Южной Мещеры» рассмотрены эдафические(трофность и влажность почвы) и гидроклиматические (температура, осадки,характеристикиречногостока,циркуляционныеусловия(индексСевероатлантического колебания)) факторы, влияющие на прирост древостоев.На основе разработанных нами уравнений зависимости запасов различныхфракций фитомассы от таксационных показателей древостоя рассчитаны запасыбиомассы древесины и коры ствола, ветвей, листвы и корней для древесных породЮжной Мещеры.

Анализ коэффициентов благоприятности (Кб) показал, что запасыбиомассы сосны на лесопокрытой площади территории исследования вышезональной возрастной нормы (Кб = 1,04), остальных древесных пород – ниженормы (Кб < 1). В большинстве сообществ полнота древостоя выше модальнойвозрастной нормы; исключением являются дубовые древостои.Проанализировано влияние на рост леса типов лесорастительных условий поП.С. Погребняку (1968).

Установлено, что особенности протекания продукционногопроцесса на локальном уровне определяются богатством и влажностью почвы.Максимальная продуктивность сосны наблюдается в свежих суборях (типлесорастительных условий В2); березы и других пород – во влажных простых исложных суборях (В3 и С3); минимальный прирост всех пород характерен длялесных болот, сырых боров и суборей (А5, В5, В4, А4).Анализ динамики радиального прироста сосны (породы с максимальнойдолей в лесопокрытой площади) в различных топоэкологических условиях показал,что, несмотря на территориальную близость, наиболее крупные геологогеоморфологические неоднородности (останцовые массивы московского возраста)отличаются от смежных влажных равнин и болот закономерностямипродуктивности древостоев.