Phytotoxicity of zink fallouts for pine phytocenosises
Authors: Рыкова Т.В. 
Published: February 2024

До настоящего времени техногенное загрязнение окружающей среды, в том числе выбросами тяжелых металлов, является одной из причин ослабления и гибели лесов, сохранение которых относится к приоритетной задаче лесного хозяйства. Целью работы являлось экспериментальное изучение реакции различных компонентов сосновых экосистем на контролируемое воздействие выпадений тяжелых металлов (на примере цинка) для обоснования уровня допустимых нагрузок элемента для насаждений сосны обыкновенной. Для проведения полевых экспериментов по изучению влияния цинка на сосновые экосистемы были заложены три стационарных опытных участка (соответственно в 15-летних культурах, средневозрастных и спелых насаждениях) в сосняках зеленомошниковых, имеющих фоновые показатели по уровню загрязнения, состоянию и таксационным характеристикам древостоя, характеру возобновления, травяному и напочвенному покрову. Цинк в виде соли азотнокислого цинка (Zn(NO3)2·6Н2О) вносили методом разброса на поверхность почвы вручную на делянки по вариантам нагрузок (выпадений) элемента: 1) контроль (0г/м2), 2) 7 г/м2; 3) 30г/м2; 4) 90г/м2; 5) 150 г/м2; 6) 225г/м2; 7) 300 г/м; 8) 600 г/м2 (в средневозрастных и спелых насаждениях); 9) 900 г/м2 (в спелых насаждениях). В результате исследований отработана технология определения допустимого воздействия тяжелых металлов на лесные насаждения на основе полевых экспериментальных работ, что значительно повышает объективность экологического нормирования. За величину предельно допустимого выпадения (нагрузок) предлагается принимать минимальные расчетные значения, поскольку они более чувствительно характеризуют начало структурно-функциональных перестроек в лесном насаждении. По изученным показателям значения предельно допустимых выпадений цинка для сосновых фитоценозов будут следующие: сохранность самосева – 4 г/м2 (40 кг/га), количество самосева сосны 7 г/м2 (70 кг/га), количество всходов сосны – 9 г/м2 (90 кг/га), дехромация мхов – 17 г/м2 (170 кг/га), дехромация хвои равно количеству выпавших видов травяного покрова – 22 г/м2 (220 кг/га), ежегодный прирост по высоте –14 г/м2 (140 кг/га), индекс состояния древостоя – 42 г/м2 (420 кг/га), отпад деревьев – 54 г/м2 (540 кг/га), длина хвои –62 г/м2 (620 кг/га). Впервые предложены величины предельно допустимого выпадения (нагрузок) цинка для различных компонентов сосновых фитоценозов в зеленомошниковых типах леса зоны хвойно-широколиственных лесов, что позволит существенно повысить качество прогнозирования динамики лесов в зонах воздействия промышленных предприятий.

So far enviromnemtal technogenic contaminatioin including heavy metal emissions was one of reasons of forest decline and mortality while its conservation is a priority target of forestry. This paper goal was an experimental study of pine ecosystem component responses on controlled heavy metal fallout impacts (zink example) to substantiate allowable element load levels for Scotch pine woods. 3 stationary sample plots (respectively in 15 year old, middle aged and mature stands) in pine green moss woods with background indicators of contaminatrion level, stand state and inventory characteristics, regeneration pattern, grass and soil cover were established. Zink as a nitric acid zink salt (Zn(NO3)2·6Н2О) was introduced manually by dispersion over soil in the plots according to the element loads: 1) control (0 g/м2), 2) 7 g/м2; 3) 30 g/м2; 4) 90 g/м2; 5) 150 g/м2; 6) 225 g/м2; 7) 300 g/м; 8) 600 g/м2 (in middle aged and mature stands). The study resulted in development of a technology to define allowable heavy metal impacts on forest stands based on field experiments that raises environmental rating credibility sufficiently. Minimum calculated values are referred as utmost allowable fallout (load) values since they are characterize start-up of structural-functional changes in forest stand. According to the studied indicators utmost allowable zink fallout values for pine phytocenosises are as follows: self seeding conservation – 4 g/м2 (40 kg/ha), number of pine self seeding 7 g/м2 (70 kg/ha), number of pine germinations – 9 g/м2 (90 kg/ha), moss dedeechromation – 17 g/м2 (170 kg/ha), neddle dechromation = number of missing grass cover species – 22 g/м2 (220 kg/ha), annual height growth –14 g/м2 (140 kg/ha), stand state index – 42 g/м2 (420 kg/ha), кг/га), tree mortality – 54 g/м2 (540 kg/ha), needle length – 62 g/м2 (620 kg/ha). Utmost allowable zink fallout (loads) values for various pine phytocenosis components in green moss forest types of softwood and hardwood forest zone were offered for th 1st time that will sufficiently raise forest dynamics prediction in areas impacted by industrial plants.