ЕКОЛОГІЧНА ОБУМОВЛЕНІСТЬ ПОКАЗНИКІВ ЖИТТЄВОСТІ ТА ДЕНДРОМЕТРИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ДЕНДРОФІТОЦЕНОЗІВ ПРИРОДНО ПОШИРЕНИХ НА ДЕВАСТОВАНИХ ЗЕМЛЯХ ЗАЛІЗОРУДНОГО ВІДВАЛУ

Автор(и)

  • Ю. В. Бєлик Дніпровський національний університет ім. Олеся Гончара, кафедра інтродукції та фізіології рослин, Ukraine
  • В. М. Савосько Криворізький державний педагогічний університет, кафедра ботаніки та екології, Ukraine
  • Ю. В. Лихолат Дніпровський національний університет ім. Олеся Гончара, кафедра інтродукції та фізіології рослин, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.18524/2077-1746.2022.1(50).259959

Ключові слова:

угруповання деревних рослин, залізний відва, кореляційний аналіз, Криворізький район

Анотація

Вступ. Численні дослідники переконливо довели, що відвали залізних порід мають сильний і негативний вплив на навколишнє середовище в промислових зонах. У той час як відновлення рослинності дерев є найефективнішим, ефективним і широко прийнятним способом стабілізації довкілля в цих постгірничих формах рельєфу. Тому знання про взаємозв’язки між сучасним станом угруповання деревних рослин та суворими екологічними умовами на відвалах залізних порід відіграють важливу роль у контролі забруднення, екологічному захисті та охороні здоров’я людей.

Мета роботи – з позицій екосистемного підходу проаналізувати екологічну обумовленість показників сучасного стану (таксономічна структура, життєвість та дендрометричні параметри) дендрофітоценозів, природно поширених на девастованих землях залізорудного відвалу.

Матеріал і методи. Для даного дослідження були обрані Петровські відвали порід Криворізького залізорудного гірничо-металургійного району (центральна частина України). Протягом 2017-2021 рр. в екосистемах сміттєзвалища було створено 5 дослідних ділянок (40*50 м) та зібрано польові дані (види дерев, життєздатність дерев, середній діаметр і висота дерев, об’єм, прикоренева площа) шляхом прямого перерахування та вимірювання всіх дерев на кожній ділянці. Застосовано кореляційний аналіз Пірсона та Спірмена між індексами поточного стану угруповання деревних рослин та параметрами екологічних умов відвалу (вміст важких металів у ґрунті, час формування угруповання, температура повітря та вологість ґрунту).

Результати. Показано, що на Петровському відвалі деревні породи рослин, як правило, піддаються впливу несприятливих факторів зовнішнього середовища та знаходяться в стресовому стані. Тому вони втрачають екологічну стійкість і фітомеліоративну (меліоративну/відновлювальну) ефективність. Наші розрахунки підтверджують, що існує кореляція між вмістом важких металів у вихідному ґрунті відвалу та показниками сучасного стану угруповання деревних рослин. При цьому 45,5-92,7% коефіцієнти кореляції Пірсона є значущими p < 0,05 (від теоретично можливих). Відгук має незначну перевагу – 54,9-66,7% від кількості значущих коефіцієнтів. Переважає слабкий і середній співвідношення – 70-100% від кількості значущих коефіцієнтів. Встановлено, що існує кореляція між екологічними умовами спустошених земель на звалищі та характеристиками сучасного стану угруповання деревних рослин. Слід також зазначити, що 66,7-83,3 % коефіцієнти кореляції Спірмена є значущими p < 0,05 (від теоретично можливих). Відгук також має невелику перевагу – 55,6-80,0 % від кількості значущих коефіцієнтів. Як і в попередньому випадку, переважали слабкі та середні співвідношення – 30-70 % від кількості значущих коефіцієнтів.

Висновок. Таксономічна структура, життєздатність дерев і дендрометричні параметри угруповання деревних рослин, які природно ростуть на залізному відвалі, мають чіткий екологічний детермінізм. Найсильніші кореляції спостерігалися між концентраціями Pb, Zn, Cd, Fe в ґрунтах відвалу, а також тривалістю формування рослинності, додатковою вологістю ґрунту та показниками сучасного стану угруповання деревних рослин.

Посилання

Агаджанов М. Є. Геоінформативні критерії інформативно-ресурсної моделі / М. Є. Агаджанов // Геоінформатіка. – 2011. – № 1. – С. 72-79.

Алексеев В. А. Диагностика жизненного состояния деревьев и древостоев / В. А. Алексеев // Лесоведение. – 1989. – № 04. – С. 51-57.

Бєлик Ю. В. Таксономiчний склад та синантропна характеристика деревно-чагарникових угруповань Петровського вiдвалу (Криворiжжя) / Ю. В. Бєлик, В. М. Савосько, Ю. В. Лихолат // Екологiчний Вiсник Криворiжжя. – 2019. – Вип. 4. – C. 104–113. DOI: 10.31812/eco-bulletin-krd.v4i0.2565

Бойко Т. О. Екологічне лісознавство / Т. О. Бойко, П. М. Бойко, Ю. В. Плугатар. – Херсон: Олдi-плюс, 2019. – 268 с.

Голубець М. А. Середовищезнавство (інвайронментологія) / М. А. Голубець. – Львів: Манускрипт, 2010. – 176 с.

Гром М. М. Лісова таксація / М. М. Гром. – Львів: РВВ НЛТУ України, 2007. – 416 с.

Данильчук Н. М. Жизненные формы тополя пирамидального (Populus italica (Du Roi) Moench) на карьерно-отвальных комплексах Криворожья / Н. М. Данильчук, И. И. Коршиков // Інтродукція рослин. – 2018. – № 1 (77). – С. 50-58.

Демидов А. А. Пространственная агроэкология и рекультивация земель / А. А. Демидов, А. С. Кобец, Ю. И. Грицан, А. В. Жуков. – Днепропетровск: Издательство «Свидлер А.Л.», 2013. – 560 с.

Доброчаєва Д. М. Визначник вищих рослин України / Д. М. Доброчаєва, М. І. Котов, Ю. Н. Прокудін, А. Ю. Барбарих. – Київ, Наукова думка, 1999. – 548 с.

Коваленко І. М. Екологія рослин нижніх ярусів лісових екосистем / І. М. Коваленко. – Суми: Університетська книга, 2015. – 360 с.

Коршиков И. И. Жизнеспособность древесных растений на железорудных отвалах Криворожья / И. И. Коршиков, О. В. Красноштан. – Донецьк: Цифрова типографія, 2012. – 280 с.

Краснов В. П. Фітоекологія з основами лісівництва / В. П. Краснов, З. М. Шелест, І. В. Давидова. – Херсон: ОЛДІ-ПЛЮС, 2014. – 478 с.

Красноштан О. В. Життєздатність рослин Pinus pallasiana D.Don і Pinus sylvestris L. на залізорудних відвалах Криворіжжя / О. В. Красноштан // Інтродукція рослин. – 2017. – № 2. – С. 73-79.

Куделя А. Д. Комплексное использование минеральных ресурсов железнорудных горно-обогатительных комбинатов УССР / А. Д. Куделя. – Киев: Наукова думка, 1984. – 495 с.

Лакин Г. Ф. Биометрия / Г. Ф. Лакин. – Москва: Высшая школа, 1990. – 352 с.

Малахов И. Н. Новая геологическая сила / И. Н. Малахов. – Кривой Рог: Отделение морской геологии и осадочного рудообразования, 2009. – 312 с.

Мусієнко М. М. Екологія рослин / М. М. Мусієнко. – Київ: Либідь, 2006. – 432 с.

Разумова С. Т. Екологія рослин з основами ботаніки та фізіології / С. Т. Разумова. – Одеса: Одеський державний екологічний університет, 2013. – 197 с.

Савосько В. Н. Систематический анализ спонтанной дендрофлоры Жовтневого района г. Кривого рога / В. Н. Савосько, К. М. Алєесєєва // Питання біоіндикації та екології. – 2007. – Вип. 12, № 2. – С. 16-23.

Савосько В. М. Меліорація та фіторекультивація земель / В. М. Савосько. – Кривий Ріг: Видавництво «Діоніс», 2011. – 288 с.

Савосько В. Екологічна та геологічна зумовленість поширення дерев і чагарників на девастованих землях Криворіжжя / В. Савосько, Ю. Лихолат, К. Домшина, Т. Лихолат // Journal of Geology, Geography and Geoecology. – 2018. – № 27(1). – С. 116-130. DOI: 10.15421/111837

Савосько В. М. Апофітні та адвентивні деревні види на девастованих землях гранітних кар’єрів Криворіжжя / В. М. Савосько, Ю. В. Лихолат, Ю. В. Бєлик, І. П. Григорюк // Біоресурси і природокористування. – 2019. – Том 11, № 1-2. – C. 14-25. DOI: 10.31548/bio2019.01.002

Слободян Т. О. Екологія рослин / Т. О. Слободян, С. М. Слободян. – Кіровоград: КОД, 2006. – 161 с.

Arabadzhy-Tipenko L. I. Ecological and floristic characteristics of Cyanophyceae of Pryazovskyi National Nature Park / L. I. Arabadzhy-Tipenko // Agrology. – 2020. – № 3(2). – P. 66-79. DOI: 10.32819/020009

Bielyk Yu. Macronutrients and heavy metals contents in the leaves of trees from the devastated lands at Kryvyi Rih District (Central Ukraine) / Yu. Bielyk, V. Savosko, Yu. Lykholat, H. Heilmeier, I. Grygoryuk // E3S Web of Conferences. – 2020. – № 166. – 01011. DOI: 10.1051/e3sconf/202016601011

Boyce S. G. Ecology and reclamation of devastated land / S. G. Boyce // Forest Science. – 1975. – № 21 (1). – Р. 44-45. DOI: 10.1093/forestscience/21.1.44

Bussotti F. Traditional and novel indicators of climate change impacts on European forest trees / F. Bussotti, M. Pollastrini // Forests. – 2017. – № 8. – Р. 137. DOI: 10.3390/f8040137

Danilchuk N. M. Species of the genus Populus L. in landscaping of city parks and technogenic disturbed lands of Kryvyi Rih (Ukraine) / N. M. Danilchuk // Danish Scientific Journal (DSJ). – 2020. – № 42, Vol. 1. – P. 8-14.

Dement W. T. Plantation development and colonization of woody species in response to post-mining spoil preparation methods / W. T. Dement, Z. J. Hackworth, J. M. Lhotka, C. D. Barton // New Forests. – 2020. – № 51. – Р. 965-984. DOI: 10.1007/s11056-019-09769-y

Hancock G. R. Geomorphic design and modelling at catchment scale for best mine rehabilitation – The Drayton mine example (New South Wales, Australia) / G. R. Hancock, J. F. Duque, G. R. Willgoose // Environmental Modelling & Software. – 2019. – № 114. – Р. 140-151. DOI: 10.1016/j.envsoft.2018.12.003

Kabata-Pendias A. Trace elements from soil to human / A. Kabata-Pendias, A. B. Mukherjee. – Berlin: Springer Verlag, 2007. – 550 p. DOI: 10.1007/978-3-540-32714-1

Kabata-Pendias A. Trace elements in soils and plants / A. Kabata-Pendias. – Boca Raton: CRC Press, 2010. – 548 p. DOI: 10.1201/b10158

Kulhavy J. Forest ecology / J. Kulhavy, J. Suchomel, L. Mensik. – Brno: Mendel University in Brno, 2014. – 92 р.

Kvitko M. Woody artificial plantations as a significant factor of the sustainable development at mining & metallurgical area / M. Kvitko, V. Savosko, I. Kozlovskaya, Yu. Lykholat, A. Podolyak, I. Hrygoruk, A. Karpenko // E3S Web of Conferences. – 2021. – № 280. – 06005. DOI: 10.1051/e3sconf/202128006005

Maus V. A global-scale data set of mining areas / V. Maus, S. Giljum, J. Gutschlhofer, D.M. da Silva, M. Probst, S. L. B. Gass, S. Luckeneder, M. Lieber, I. McCallum // Scientific Data. – 2020. – № 7. – Р. 289. DOI: 10.1038/s41597-020-00624-w

McDonald J. H. Handbook of biolological statistics / J. H. McDonald. – Baltimore: Sparky house publishing, 2014. – 450 p.

Melnychuk S. Floristic richness and taxonomic analysis of the flora of the national park «Biloberezhzhya Svyatoslava» / S. Melnychuk, G. Trochymenko // ScienceRise: Biological Science. – 2017. – № 2(5). – P. 24-29. DOI: 10.15587/2519-8025.2017.99760

Mosyakin S. Vascular plants of Ukraine. A nomenclatural checklist / S. Mosyakin, M. Fedoronchuk. – Kyiv: M.G. Kholodny Institute of Botany National Academy of Sciences of Ukraine, 1999. – 369 р. DOI: 10.13140/2.1.2985.0409

Pietrzykowski M. Tree species selection and reaction to mine soil reconstructed at reforested post-mine sites: Central and eastern European experiences / M. Pietrzykowski // Ecological Engineering. 2019. – № 42. – P. 100012. DOI: 10.1016/j.ecoena.2019.100012

Savosko V. The total content of macronutrients and heavy metals in the soil on devastated lands at Kryvyi Rih Iron Mining & Metallurgical District (Ukraine) / V. Savosko, Yu. Bielyk, Yu. Lykholat, H. Heilmeier, I. Grygoryuk, N. Khromykh, T. Lykholat // Journal of Geology, Geography and Geoecology. – 2021. – № 30 (1). – P. 153-164. DOI: 10.15421/112114

Savosko V. М. Foresting of technogenic devasted lands as an effective factor for environmental safety at the mining & metallurgical district / V. М. Savosko, Yu. V. Lykholat, Yu. V. Bielyk // Effects of pollution and climate change on the ecosystem componenets /Yu. V. Lykholat (ed.). – Praha: Oktan Print, 2021. – P. 6-39. DOI: 10.46489/EOPACC–1204211

Sparks D. L. Environmental soil chemistry / D. L. Sparks. – San Diego: Academic Press, 2002. – 368 p.

Stanturf J. A. Landscape degradation and restoration / J. A. Stanturf, M. A. Callaham, P. Madsen // Soils and landscape restoration / J. A. Stanturf, M. A. Callaham (eds.). – New York: Academic Press, 2021. – P. 1-37. DOI: 10.1016/b978-0-12-813193-0.00001-1

Vriens B. Mine waste rock: insights for sustainable hydrogeochemical management / B. Vriens, B. Plante, N. Seigneur, H. Jamieson // Minerals. – 2020. – № 10. – Р. 728. DOI: 10.3390/min10090728

West P. W. Tree and forest measurement / P. W. West. – Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 2009. – 217 р.

Xiao W. Tree species composition and selection effects drive overstory and understory productivity in reforested oil sands mining sites / W. Xiao, C. Chen, H. Y. H. Chen // Land Degradation & Development. – 2020. – № 32(3). – P. 1135-1147. DOI: 10.1002/ldr.3787

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-06-25