Структура фитомассы берез (Betula pendula Roth и Betula pubescens Ehrh.) в условиях зольного субстрата

• Автор: Калашникова, Ирина Викторовна
• Шифр специальности: 03.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 167 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Особенности возобновления растительности на зольных субстратах. Влияние экологических факторов на морфологические и продукционные показатели древесных видов

1.1 Проблема утилизации отходов ТЭС: направления и перспективы

1.2 Основные экологические факторы, влияющие на морфологические и продукционные показатели древесных видов

1.2.1 Факторы, определяющие рост древесных видов в природных биогеоценозах

1.2.2 Основные факторы, ограничивающие рост растений на золоотвалах

1.3 Восстановление растительности на зольных субстратах. Адаптация растений к условиям золоотвалов

1.3.1 Особенности естественного восстановления растительности на зольном субстрате

1.3.2 Формирование искусственных фитоценозов на золоотвалах. Биологическая рекультивация как основной метод восстановления нарушенных земель
1.3.3 Особенности роста растений на золоотвалах и их адаптация к зольному субстрату
1.4 Экология и биология Betula pendula Roth и В. pubescens Ehrh
1.4.1 Экологические и биологические свойства берез
1.4.2 Основные морфологические и продукционные параметры берез
Глава 2. Объекты и методы исследований. Природно-климатическая характеристика и уровень техногенного загрязнения района исследований
2.1 Объекты и методы исследований
2.2 Природно-климатическая характеристика района исследований
2.2.1 Климат

2.2.2 Геологическое строение, рельеф и почвы
2.2.3 Характеристика лесных насаждений района исследования
2.3 Уровень техногенного загрязнения в районе исследований
2.3.1 Загрязнение атмосферного воздуха
2.3.2 Загрязнение снежного покрова
2.3.3 Загрязнение почв в районе исследований
2.3.4 Состав и свойства золошлаковых материалов Рефтинской ГРЭС
2.3.5 Геохимическая характеристика субстратов на исследованных участках..71 Глава 3. Морфологическические параметры берез. Строение древостоев
3.1 Общая характеристика растительности исследованных участков
3.2 Строение древостоев
3.3 Морфологические параметры ствола и кроны В. pendula и В. pubescens
3.4 Архитектоника корневой системы В. pendula и В. pubescens
Глава 4. Изменение структуры фитомассы берез в зависимости от условий произрастания
4.1 Изменение структуры фитомассы и морфологических индексов берез в зависимости от условий произрастания
4.2 Оценка запасов фитомассы В. pendula и В. pubescens методом регрессионного моделирования
Заключение
Выводы
Список литературы
Приложение А. Видовой состав высших растений на исследованных
участках
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы и степень ее разработанности
В настоящее время оценка устойчивости лесных биогеоценозов, находящихся в условиях техногенной нагрузки, а также поиск эффективных методов оптимизации техногенных ландшафтов и возвращения их в лесной фонд относятся к наиболее актуальным проблемам экологии. Огромное значение при этом имеет изучение механизмов приспособления лесообразующих видов к воздействию техногенных факторов и формирования древесной растительности на нарушенных субстратах и отвалах. Оценка морфологических и продукционных параметров древесных видов в условиях техногенного воздействия вносит существенный вклад в представления об адаптации растений к экологическим факторам и является научной основой для разработки технологий лесовосстановления на техноземах.
Среди промышленных отвалов особое место принадлежит золоотвалам тепловых электростанций (ТЭС). На сегодняшний день площадь золоотвалов в России составляет около 28 тыс.га (Липатов, 2012), при этом уровень вторичного использования золошлакоматериалов не превышает 8% от их годового выхода. В связи с накоплением огромного количества отходов теплоэнергетики, низкими темпами их утилизации и негативным воздействием на окружающую среду (Экологические основы..., 2002; Дедков, Смирнов, 2007; Водолеев, 2007; Haynes, 2009; Amelioration of coal..., 2012) все более актуальной становится разработка эффективных способов рекультивации золоотвалов, в том числе за счет лесовосстановления.
На сегодняшний день имеется большое количество сведений относительно состава, свойств и вторичного использования золошлакоматериалов (Тарчевский, 1964; Панин, Ковалев, 1970; Пасынкова, 1974; Махонина, Стецюра, 1976; Utilization and disposal..., 1980; Coal ash beneficial..., 2004; Neuschutz, 2009; Березин, Ли, Шевцов, 2012 и др.), особенностей естественного восстановления микрофлоры и растительности на зольном субстрате, а также биологической

системы, накоплению гумуса и зольных элементов (Сукачев, 1938; Рахтеенко, 1952, 1963; Погребняк, 1968; Смирнов, 1981; Баранник, 1988). В работе В.К. Попова (2003) отмечено, что в сходных лесорастительных условиях под пологом березовых насаждений, содержание гумуса выше на 25-50%, КгО - на 40-45%, Р2О5 - на 70-75%, сумма обменных оснований - на 40%, по сравнению с сосновыми древостоями, при этом кислотность почвы всегда ниже.
На ранних этапах онтогенеза в одних почвенно-климатических условиях данные виды берез имеют сходное содержание и соотношение N:P:K в тканях и органах (Придача, Сазонова, 2012).
В. pendula и В. pubescens являются пионерными видами, которые способны активно возобновляться на открытых пространствах (гари, пустыри, вырубки) (Пономарев, 1932; Погребняк, 1968; Koivun kasvatus..., 2008), в том числе на техногенных ландшафтах (Баранник, 1988; Пасынкова, 1990; Чайкина, Объедкова, 2003; Баранник, Уфимцев, 2009; Структура и динамика..., 2012; Лиханова, Железнова, 2012 и др.). Для берез характерна высокая газоустойчивость (Кулагин, 1980; Антипов, 1987; Неверова, 2002) и биоаккумулятивная способность в отношении промышленных поллютантов (Диярова, Гиниятуллин, Кулагин, 2009). Так в условиях урбанизированной среды у В. pendula в меньшей степени, по сравнению с Pinus sylvestris, наблюдается снижение радиального прироста ствола и прироста годичных побегов в длину (Неверова, 2002).
При наличии сходных свойств В. pendula и В. pubescens имеют определенные различия. По отношению к влажности почв В. pendula является мезофитом, предпочитает легкие и слабо увлажненные почвы (Гроздов, 1952; Погребняк, 1968). В. pendula, по сравнению с В. pubescens, более засухоустойчива (Пономарев, 1932), поэтому рост данного вида на южной границе ареала ограничивается только очень глубоким залеганием грунтовых вод и наличием сухих и плотных почвенных горизонтов (Попов, 2003).
В. pendula не требовательна к почвенному плодородию, и по классификации П.С. Погребняка (1968) относится к экологической группе олиготрофов. Этот вид успешно произрастает на почвах разной степени оподзоленности (от слабо до