Цвєткова Н. М., Якуба М. С., Дубина А. О.

Дніпропетровський національний університет

Динаміка вмісту важких металів у підстилках штучних лісових насаджень Присамар’я Дніпровського

Лісова підстилка є специфічним утворенням лісових біогеоценозів – середньою ланкою у біологічному кругообігу. Лісовій підстилці належить роль постачальника, акумулятора та перетворювача енергії, сполук і окремих хімічних елементів у системі рослина – ґрунт. Особливого значення набуває підстилка у штучних деревних насадженнях степової зони України, де лісова рослинність перебуває в умовах екологічної невідповідності [1]. Незважаючи на значну кількість наукових робіт, присвячених різнобічному вивченню відмерлого рослинного матеріалу [2-5], існує брак даних щодо динаміки вмісту важких металів у підстилці в процесі її розкладання.

Метою даної роботи було вивчення динаміки вмісту Мангану, Купруму та Цинку у лісових підстилках дубового та білоакацієвих (різного типу зволоження, згідно типології лісів О. Л. Бельгарда [1]) насадженнях.

Дубове насадження з чагарниковим підліском створене на розораному вихідному різнотравно-кострицево-ковилевому степу на плакорі з нахилом північної експозиції (2-4°) за 3 км. від с. Всесвятське Новомосковського р-ну, Дніпропетровської обл. Вік насадження 50 років. Зімкненість деревостану 0,5–0,9. Ґрунт – чорнозем лісопокращений суглинковий, середньовилужений, середньо-гумусний, слабозмитий на лесах. Насадження білої акації на пристіні сухуватого типу зволоження розташоване у верхній третині схилу південної експозиції правого корінного берегу р. Самара в 3 км. від с. Андріївка Новомосковського р–ну, Дніпропетровської обл. Вік насадження 50 років. Зімкненість крон 0,6. Ґрунт – чернозем лісопокращений, карбонатний, малогумусний, середньосуглинковий, сильнозмитий на червоно-бурій глині. Насадження білої акації свіжуватого типу зволоження розташоване в нижній третині схилу південної експозиції (12-15°) правого берега р. Самари. Зімкненість крон – 0,8. Ґрунт – чорнозем лісопокращений, супіщаний, на делювіальних відкладеннях, середньосуглинковий, середньогумусовий, вилужений.

Вимірювання вмісту металів у підстилках здійснювалося атомно-абсорбційним методом щомісяця з квітня по жовтень 2007 року, у опаді – визначення вмісту металів проводили один раз у листопаді 2006 року.
Максимальну кількість усіх важких металів містив опад дубового насадження (табл. 1). Вміст Цинку та Купруму в опаді білоакацієвих насаджень з різним ступенем зволоження місць зростання відрізнявся неістотно, а кількість Мангану у насадженні свіжуватого типу зволоження перевищувала цей показник у опаді насадження сухуватого типу зволоження у 1,4 рази.

Таблиця 1

Вміст важких металів у опаді штучних лісів Присамар’я Дніпровського

		Лісові насадження
		Дубове насадження на плакорі	Насадження білої акації на пристіні
			сухуватого типу зволоження	свіжуватого типу зволоження
Хімічні еле-менти, мг/кг абс сух. реч.	Mn	522,40	29,40	42,47
	Cu	7,90	3,20	5,05
	Zn	84,45	53,34	51,69

Вміст Мn у підстилці дубового насадження впродовж дослідного періоду істотно варіював від 456,93 до 951,15 мг/кг абс. сух. реч. Зміна вмісту цього металу з весни до осені у підстилці, що розкладалася, відбувалася нерівномірно. Максимальне значення зафіксоване у липневій підстилці, а мінімальне – у підстилці відібраній у жовтні. Щодо Cu і Zn, то мінімум вмісту цих металів відмічено у травневій підстилці (5,28 та 91,38 відповідно). Кількість Мn у підстилці білоакацієвого насадження сухуватого типу зволоження з квітня по жовтень варіювалась в межах 35,16 – 125,95 мг/кг абс. сух. реч., причому найбільшу кількість цього хімічного елементу визначено у липні, а найменшу – у травні. Вміст Cu коливався від 1,11 (травень) до 22,15 (вересень) мг/кг абс. сух. реч. Максимум вмісту Zn у підстилці цього штучного лісового біогеоценозу зафіксовано у вересневій відмерлій фітомасі (99,92 мг/кг абс. сух. реч.), а мінімум – у травневій підстилці (10,16 мг/кг абс. сух. реч.).

За період дослідження з квітня по жовтень у підстилці білоакацієвого насадження свіжуватого типу зволоження також не виявлено рівномірної зміни вмісту Mn, Cu та Zn у бік збільшення або зменшення. Максимальне значення вмісту цих металів було зафіксоване у червні і становило 187,13; 3,32 і 26,39 мг/кг абс. сух. реч., відповідно. Найбіднішою на Мn та Cu виявилася підстилка, відібрана у квітні, де вміст цих елементів становив 9,72 та 0,91 відповідно. Мінімальним вмістом Zn (11,56 мг/кг абс. сух. реч.) відзначилася підстилка білоакацієвого насадження свіжуватого типу зволоження у жовтні.

За запасами опаду і підстилки було розраховано запаси Мангану у відмерлій фітомасі і прослідковано динаміку цього параметру від опаду до підстилки у травні, липні та вересні (Табл. 2). З’ясовано, що запаси Мангану у опаді та підстилках дубового насадження значно перевищують ці показники у мотрмасі білоакацієвих екосистем.

Таблиця 2

Запаси підстилки та опаду (ц/га) і запаси Мангану у них (курсивом, кг/га) у штучних лісах Присамар’я Дніпровського

Запаси відмерлої фітомаси, ц/га		Лісові насадження
		Дубове насад-ження на плакорі		Насадження білої акації на пристіні
				сухуватого типу зволоження		свіжуватого типу зволоження
Опад		68,2±8,71	14,24	30,7±2,35	0,09	35,0±2,11	0,15
Підстилка	травень	252,3±30,1	17,56	145,8±17,3	0,79	221,3±27,8	0,48
	липень	200,2±24,6	19,04	138,1±21,4	1,73	161,2±18,7	0,69
	вересень	184,9±21,6	12,21	99,4±18,6	1,10	146,6±19,9	1,19

Рівномірне зростання запасу Мангану у відмерлій фітомасі за дослідний період (від 0,15 в опаді до 1,19 кг/га у вересневій підстилці) відбувається лише у насадженні білої акації на пристіні свіжуватого типу зволоження. У інших досліджених штучних лісових екосистемах Присамар’я Дніпровського максимальні запаси Mn зафіксовані у липневій підстилці (19,04 кг/га для дубового біогеоценозу і 1,73 кг/га для білоакацієвого насадження свіжуватого типу зволоження), до вересня спостерігається зниження цього показника.

З’ясовано, що у період квітень-жовтень процеси перерозподілу Mn, Cu та Zn у підстилках штучних насаджень Присамар’я Дніпровського відбуваються нерівномірно, їх вміст та запаси виявляють зигзагоподібні коливання, які, вірогідно, пов’язані з процесами утворення та руйнування певних сполук, до складу яких входять досліджувані метали. Період максимального утримання металів у підстилках припадає на посушливі літні місяці і вересень, коли процеси вимивання або вилучення металів з відмерлої фітомаси іншими шляхами дуже загальмовані.

Список використаних джерел

1. Бельгард А. Л. Степное лесоведение. - М.: Лесн. пром., 1971. - 336 с.

2. Богатырёв Л. Г. Образование подстилок – один из важнейших процессов в лесных екосистемах // Почвоведение, 1996. № 4. – С. 501-511.

3. Дубина А.А. Сезонная динамика накопления и разложения подстилки в различных типах лесных биогеоценозов Присамарского стационара // Вопр. степного лесоведения и охраны природы – Д., 1975, - Вып. 5. – С. 32-37.

4. Перельман А.И. Геохимия. – М.: Высш. шк., 1979. – 423 с.

5. Цветкова Н.Н. Миграция тяжёлых металлов в чернозёмах Присамарья Днепровского // Питання степового лісознавства та лісової рекультивації земель. Міжвуз. зб. наук. праць.- Вип. 7 (32). – Д.: РВВ ДНУ, 2003 – С. 34-39.