AGRIS - 

2018

Shergina, O.V. | Mikhajlova, T.A. | Kalugina, O. V., Russian Academy of Sciences. Siberian Branch, Irkutsk (Russian Federation). Siberian Inst. of Plant Physiology and Biochemistry

Studies of Pinus sylvestris L. forests in the impact (5–10 km) and buffer (11–40 km) technogenic pollution zones in the vicinity of a large industrial centre Usol'e-Sibirskoe of Irkutsk Oblast have been conducted in 2013-2016. Changes of biogeochemical indexes (acid-base balance, accumulation and migration of pollutants and biogenic elements) in the components of a forest ecosystem, such as pine trees, organic litter, and soil horizons were determined. It has been shown that the displacement of acid-base balance to the alkaline range and the active migration of pollutant elements in soil horizons and organic litter are the key processes that cause the violation of the exchange reactions of the Ca2+, Mg2+, K+, Na+ cations in a soil absorbing complex as well as decreasing the migration of nutrient elements to the root systems of pine trees. The pronounced changes in the acid-base balance, the high accumulation of -pollutant elements, binding of biogenic elements by pollutants in the horizons of soil profiles and plant tissues lead to the disruption of nutrition and inhibition of growth processes in pine trees. The biogeochemical indicators under study are characterized by interconnected changes in the components of the forest ecosystem and can serve as adequate criteria for assessing its state under technogenic pollution. Therefore, the obtained results provide information on the nutrient cycling in pine forests, role of industrial emission elements, their migration and accumulation in individual components of the ecosystem. | В 2013–2016 гг. проведены комплексные исследования сосновых Pinus sylvestris L. лесов в импактной (5–10 км) и буферной (11–40 км) зонах загрязнения аэротехногенными выбросами Усольского промышленного центра Иркутской области. Выявлены изменения биогеохимических показателей (кислотно-щелочного баланса, накопления и миграции поллютантов и элементов-биогенов) в компонентах лесной экосистемы – древесных растениях, лесной подстилке, горизонтах почвенного профиля. Показано, что смещение баланса среды в щелочной диапазон и активная миграция элементов-поллютантов в горизонтах почвенного профиля серых лесных почв и лесной подстилке служат ключевыми процессами, вызывающими нарушение обменных реакций катионов Ca2+, Mg2+, K+, Na+ в почвенном поглощающем комплексе и снижение миграции элементов-биогенов в корневые системы древесных растений. Обнаружено, что выраженные изменения кислотно-щелочного баланса компонентов лесной экосистемы, высокая аккумуляция элементов-загрязнителей в горизонтах лесных почв и ассимиляционных органах деревьев сосны, связывание биогенных элементов поллютантами по всей глубине почвенного профиля и в тканях растений приводят к нарушению режима питания и угнетению ростовых процессов древесных растений. В условиях постоянного техногенного воздействия, рассмотренные биогеохимические показатели почвы и древостоя характеризуются взаимообусловленным изменением в лесной экосистеме и могут служить адекватными критериями для оценки ее состояния. В целом полученные результаты дают информацию о круговороте элементов питания в сосновых лесах, о роли в этом процессе элементов, поступающих в составе промышленных эмиссий, об их миграции и накоплении в отдельных компонентах экосистемы.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2017

Kozhaeva, D.K. | Zhantegolov, D.V., Kabardino-Balkaria State Agrarian Univ., Nalchik

Biogenous elements and bioorganic substances circulation in Cherek reservoir (Kabardino-Balkaria) from April, 2012 till April, 2013 was studied. It was found that the majority of hydrochemical indicators changed at water temperature being above 18 deg. C (from the middle of May till September). It was connected with photosynthesis processes and organic substance destruction being intensive at this time. The average oxygen content dissolved in water in tidal mouths of rivers (depth of 2 m) varied from 4.8 (2.08) to 15 mg/l, at water passage (depth of 5 m) - from 5.4 to 14.8 mg/l. From May till the end of September there was no dissolved CO2 in the reservoir which is connected with its use in photosynthesis. The processes of destruction which were intensively going at that time were demonstrated by decrease in the content of the dissolved organic forms C, K, P and increase in the number of the heterotrophic microorganisms (from 28 to 63 thousand kl/ml), shift of carbonate balance towards formation of SO2-3 and matching of its content maximum with photosynthetic activity maximum (concentration of ions increased from 4-6 to 21–33 mg/l). PH varied from 8.2 to 9.5. The maximum value of this indicator matched with the photosynthetic activity maximum. Mineral forms of nitrogen (NH+4, NO3), amount of ammonium ions varied on average from 0.12 to 0.8, of nitrites - from 0.2 to 0.78 mg of N/l. The maximum production was due to minimum content of ammonium ions and nitrates (0.12 and 0.08 mg of N/l respectively). The amount of factors changed from analytical zero to 0.095 mg of P/l. During the vegetative period it increased up to 0.3 mg of P/l. Bichromated oxidability changed from 23 to 100 mg O/l. The content of proteins in the tidal mouths of rivers varied from 0.2 to 0.45 mg/l during a year. The conducted research allowed to determine consistent patterns of change of the reservoir and to identify stages of circulation of a number of biogenous elements. | Рассмотрен круговорот биогенных элементов и биоорганических веществ в Черекском водохранилище (Кабардино-Балкария) за период с апреля 2012 г. по апрель 2013 г.. Установлено, что большинство гидрохимических показателей изменялись при температуре воды выше 18 град. С (с середины мая по сентябрь). Это связано с интенсивно протекающими в это время процессами фотосинтеза и деструкции органического вещества. Среднее содержание растворенного в воде кислорода в эстуариях рек (глубиной 2 м) колебалось от 4,8(2,08) до 15 мг/л, у водовыпуска (глубиной 5м) - от 5,4 до 14,8 мг/л. С мая по конец сентября в водохранилище растворенный СО2 отсутствовал, что связано с его использованием в процессе фотосинтеза. Об интенсивно протекающих в это время процессах деструкции свидетельствовало снижение содержания растворенных органических форм С, К, Р и увеличение численности гетеротрофных микроорганизмов (от 28 до 63 тыс. кл/мл), сдвиг карбонатного равновесия в сторону образования СО2-3 и совпадение максимума его содержания с максимумом фотосинтетической деятельности (концентрация ионов возрастала от 4 – 6 до 21 – 33 мг/л). Величина РН колебалась от 8,2 до 9,5. Максимальное значение этого показателя совпадало с максимумом фотосинтетической активности. Минеральные формы азота (NH+4, NO3), содержание ионов аммония колебалось в среднем от 0,12 до 0,8, нитритов - от 0,2 до 0,78 мг N/л. Максимальной продукции отвечало минимальное содержание ионов аммония и нитратов (соответственно 0,12 и 0,08 мг N/л). Содержание факторов изменялось от аналитического нуля до 0,095 мг Р/л. В вегетационный период оно возрастало до 0,3 мг Р/л. Бихроматная окисляемость изменялась с 23 до 100 мг О/л. Содержание белков в эстуариях рек колебалось на протяжении года от 0,2 до 0,45 мг/л. Проведенные исследования позволили установить закономерности изменения водоема и выделить этапы круговорота ряда биогенных элементов.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2015

Komarov, A.S. | Zubkova, E.V. | Frolov, P.V., Russian Academy of Sciences, Moscow Region (Russian Federation). Institute of Physical, Chemical and Biological Problems of Soil Science

Представлена вероятностная клеточно-автоматная модель развития и длительного существования популяций и сообществ кустарничков, разработанная на основе концепции дискретного описания онтогенеза растений и объединения модельных подходов в терминах вероятностных клеточных автоматов и L-систем Линденмейера. Краткое представление базовой модели позволяет оценить подход и программную реализацию. Основными переменными модели являются либо число парциальных кустов в клонах, либо площадь проективного покрытия. Модель позволяет исследовать условия самоподдержания и устойчивости ценопопуляций при разных условиях среды (недоступности части территории для заселения, мозаичности условий влажности и богатства почв). Модель дает прогноз суммарной динамики биомассы кустарничков и их фракций (побегов, листьев, корневищ, тонких корней, плодов) на основе данных, полученных при дискретном описании онтогенеза, и дополнительной информации по продуктивности фракций растений. Включение совместной динамики биомассы кустарничков и почвы в систему моделей EFIMOD круговорота углерода и азота позволяет оценить роль кустарничков в этих круговоротах, в особенности при сильных воздействиях, таких как лесные пожары и сплошные рубки, позволит дать прогноз динамики популяций и экосистемных функций кустарничков (регулирование биогеохимических циклов, поддержание биоразнообразия, участие в создании недревесной продукции) при изменении климатических условий и сильных разрушающих воздействиях (рубки, пожары), а также применить разработанные модели для исследования устойчивости и продуктивности кустарничков и их участия в круговороте углерода и азота в разных климатических и эдафических условиях. | The probabilistic cellular-automata model of development and long-time dynamics of dwarf shrub populations and communities is developed. It is based on the concept of discrete description of the plant ontogenesis and joint model approaches in terms of probabilistic cellular automata and L-systems by Lindenmayer. Short representation of the basic model allows evaluation of the approach and software implementation. The main variables of the model are a number of partial bushes in clones or area projective cover. The model allows us to investigate the conditions of self-maintenance and sustainability population under different environmental conditions (inaccessibility of the territory for settlement, mosaic moisture conditions of soil and wealth). The model provides a forecast of the total biomass dynamics shrubs and their fractions (stems, leaves, roots, fine roots, fruits) on the basis of the data obtained in the discrete description of ontogenesis and further information on the productivity of the plant fractions. The inclusion of the joint dynamics of biomass of shrubs and soil in EFIMOD models cycle of carbon and nitrogen to evaluate the role of shrubs in these circulations, especially at high impact, such as forest fires and clear cutting, allow forecasting of the dynamics of populations and ecosystem functions of shrubs (regulation of biogeochemical cycles maintaining biodiversity, participation in the creation of non-wood products) with changing climatic conditions and strong damaging effects (logging, fires); and application of the models developed to investigate the stability and productivity of shrubs and their participation in the cycle of carbon and nitrogen in different climatic and edaphic conditions.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation