Способ определения участков для заготовки ягод черники в условиях загрязнения территории цезием-137
Владельцы патента RU 2295128:
Учреждение образования "Гомельский государственный университет им. Франциска Скорины" (BY)
Изобретение относится к лесному хозяйству и может быть использовано для промышленных заготовок ягод черники на территориях, загрязненных цезием-137. Способ заключается в определении типа условий местопроизрастания, плотности загрязнения и в измерении проективного мохового покрытия. При этом пригодность участка для заготовки черники определяют по формуле
где An - норматив загрязнения ягод черники (Бк/кг); Р - плотность загрязнения территории в выделе леса 137Cs (кБк/м2); p - проективное покрытие сфагновых мхов на предполагаемом участке заготовки (%); q - проективное покрытие зеленых мхов на предполагаемом участке заготовки (%); t, g - соответственно коэффициенты, учитывающие типологию богатства условий произрастания и типологию условий увлажнения в выделе леса, где расположен предполагаемый участок заготовки (t=1, 2, 3, 4; g=1, 2, 3, 4, 5). Использование изобретения позволит повысить точность и достоверность оценок для определения участков заготовок черники в условиях загрязнения территории цезием-137. 2 табл.
Изобретение относится к лесному хозяйству и может быть использовано для промышленных заготовок ягод черники на территориях, загрязненных цезием-137.
Известен способ определения участков, пригодных для заготовки ягод черники в условиях загрязнения территории цезием-137, заключающийся в прямом измерении удельной активности ягод черники, взятых с участка [1]. Необходимость взятия проб ягод ограничивает возможность применения известного способа сезоном плодоношения черники.
Наиболее близким к заявленному является способ определения участков для заготовки ягод черники в условиях загрязнения территории цезием-137, заключающийся в определении типа условий местопроизрастания (эдафотопа) и плотности загрязнения территории цезием-137 в выделе леса [2]. Известный способ обладает недостаточной точностью и достоверностью, так как перечисленные параметры в недостаточной мере отражают закономерности миграции цезия-137 из почвы в ягоды черники на участках произрастания.
Предлагаемое изобретение решает задачу определения участков для заготовки ягод черники в условиях загрязнения территории цезием-137 путем косвенного определения удельной активности ягод черники на этих участках.
Технический результат изобретения заключается в повышении точности и достоверности оценок определения участков заготовок.
Достижение технического результата обеспечивается тем, что в способе определения участков для заготовки ягод черники в условиях загрязнения территории цезием-137, заключающемся в определении типа условий место произрастания и плотности загрязнения, дополнительно измеряют проективное моховое покрытие. Кроме того, достижение технического результата обеспечивается тем, что пригодность участка для заготовки определяют по формуле
где An - норматив загрязнения ягод черники (Бк/кг);
Р - плотность загрязнения территории в выделе леса 137Cs (кБк/м2);
р - проективное покрытие сфагновых мхов на предполагаемом участке заготовки (%);
q - проективное покрытие зеленых мхов на предполагаемом участке заготовки (%);
t, g - соответственно коэффициенты, учитывающие типологию богатства условий произрастания и типологию условий увлажнения в выделе леса, где расположен предполагаемый участок заготовки (t=1, 2, 3, 4; g=1, 2, 3, 4, 5).
Предлагаемый способ определения участков для заготовки ягод черники в условиях загрязнения территории цезием-137, так же как и способ-прототип, может быть осуществлен при наличии таксационных описаний и проведенных ранее измерений плотности загрязнения территорий лесных массивов, в которых произрастают черничники.
В известном способе-прототипе выявление участков для заготовки основано на косвенном определении удельной активности ягод черники путем анализа данных о плотности загрязнения территории цезием-137 и лесотипологических условий (богатство условий произрастания и их увлажнение) предполагаемого участка заготовок. Однако проведенные автором исследования свидетельствуют о недостаточной точности и достоверности оценки участка заготовки известным способом, поскольку существенное влияние на миграцию цезия-137 в чернику и его накопление в ягодах оказывает степень развития мохового покрова на участке произрастания. Установлено, что при одинаковых условиях плотности загрязнения предполагаемого участка заготовки, одинаковых условиях богатства и увлажнения участка накопление радионуклида в ягодах черники различается от 2 до 8 раз.
Впервые установлено, что степень накопления цезия-137 в ягодах черники на загрязненных территориях зависит от наличия и степени развития мохового покрова. Чем больше проективное моховое покрытие, тем выше удельная активность ягод черники при прочих равных условиях. Известно, что черника произрастает с моховым покровом, состоящим из зеленых и сфагновых мхов. Впервые установлено, что произрастание черники на покрове из зеленых мхов при прочих равных условиях способно повысить удельную активность ягод в среднем в 2-2,5 раза, а на сфагновом моховом покрове значительного проективного покрытия - в 6-7 раз.
Механизм влияния мохового покрова заключается в воздействии на кислотность подстилающего субстрата, его влажность, а также связан с формированием при отмирании нижней части моховой дерновинки большего запаса органического вещества в корнеобитаемом слое почвы (лесной подстилке).
Для разработки способа были использованы фактические данные о плотности загрязнения территории, богатстве и условиях увлажнения, проективном покрытии зеленых и сфагновых мхов, полученные на 90 пробных площадях, расположенных в Гомельской и Могилевской областях на территориях с различной плотностью загрязнения цезием-137. С помощью методов корреляционного и регрессионного анализа была получена формула для расчета удельной активности ягод черники в зависимости от перечисленных факторов (коэффициент корреляции 0,82).
где Аb - удельная активность ягод черники на исследуемом участке произрастания (Бк/кг);
Р - плотность загрязнения территории в выделе леса 137Cs (кБк/м2);
р - проективное покрытие сфагновых мхов на участке произрастания (%);
q - проективное покрытие зеленых мхов на предполагаемом участке заготовки (%);
t, g - соответственно коэффициенты, учитывающие типологию богатства условий произрастания и типологию условий увлажнения на участке произрастания (t=1, 2, 3, 4; g=1, 2, 3, 4, 5),
С учетом нормативных требований к содержанию радионуклидов в ягодах черники Аn≥Аb получаем зависимость (1).
Введение нормативных требований на активность позволяет выявлять участки, на которых плотность и удельная активность ягод не будет превышать допустимых уровней. Эти участки являются пригодными для промышленных и бытовых заготовок ягод черники.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.
Вначале выявляют место расположения черничника в лесном массива (лесничество, квартал, выдел леса).
Измеряют проективное моховое покрытие на предполагаемом участке заготовки следующим образом. По диагонали черничника через равные промежутки квадратом-сеткой 1×1 м, разделенной на квадраты сеточкой (100 квадратов по 1 дм2), 1 квадрат =1 дм2 =1%, не менее 20 раз производится измерение проективного покрытия отдельно зеленых и сфагновых мхов. То есть устанавливают количество элементарных квадратных ячеек, занятых мхом. При отсутствии мхов их проективное покрытие принимают равным нулю. Вычисляют среднее значение проективного покрытия сфагновых мхов (р) как среднее из выборки, затем вычисляют среднее значение проективного покрытия зеленых мхов (q) как среднее из выборки.
Затем по картам либо табличным данным повыдельного обследования территории лесхоза устанавливают плотность загрязнения почвы лесного выдела, в котором расположен предполагаемый участок заготовки (Р). После этого по таксационным описаниям, планам насаждений и почвенным картам лесхозов устанавливают тип условий местопроизрастания (богатство и увлажнение условий произрастания), по которым устанавливают значения коэффициентов t и g.
Данные измерений и оценок подставляют в формулу (1). Если неравенство (1) справедливо, то участок пригоден для заготовки.
Измерения проективного покрытия мхов может быть также осуществлено по стандартным ботаническим методикам [3].
Оценка плотности загрязнения может быть осуществлена также по лесотехническим картам.
Определение коэффициентов t и g производят с помощью лесотипологических описаний, планов насаждений и почвенных карт лесхозов следующим образом.
По одному из приведенных документов устанавливают код типа условий местопроизрастания лесного выдела с предполагаемым участком заготовки, который состоит из шифра богатства условий произрастания (буквенные обозначения А, В, С, D) и шифра условий увлажнения (цифровой индекс). Причем t=1 при шифре богатства условий произрастания А, t=2 при шифре богатства условий произрастания В, t=3 при шифре богатства условий произрастания С, t=4 при шифре богатства условий произрастания Д, g принимает значение цифрового индекса.
Способ определения участков для заготовки ягод черники в условиях загрязнения территории цезием-137 может быть осуществлен на основе допустимых плотностей загрязнения, приведенных в таблице 1. Данные для таблицы 1 были получены по формуле (1) исходя из норматива содержания радиоцезия в ягодах черники 185 Бк/кг.
| Таблица 1 Максимальные значения плотности загрязнения территории 137Cs, на которых возможен сбор нормативно чистых ягод черники (185 Бк/кг), кБк/м2 (Ки/км2) | |||
| Суммарное проективное покрытие мхов, % | |||
| ТУМ - Тип условий местопроизрастания (Эдафотоп) | ≤20% (мхов нет или очень мало) | около 40% (мхи занимают меньше половины поверхности почвы) | ≥60% (мхи занимают больше половины поверхности почвы) |
| А2(свежие боры) | -* | 18,1 (0,49) | 15,5 (0,42) |
| А3(влажные боры) | 17,8 (0,48) | 15,2 (0,41) | 13,3 (0,36) |
| А4(сырые боры) | 14,4 (0,39) | 13,0 (0,35) | 11,5 (0,31) |
| А5(мокрые боры) | -* | 12,2 (0,33) | 11,1 (0,30**) |
| В2(свежие субори) | 62,9 (1,70) | 39,6 (1,07) | 29,2 (0,79) |
| В3(влажные субори) | 38,1 (1,03) | 28,1 (0,76) | 22,6 (0,61) |
| C2(свежие сугрудки) | 90,65 (2,45) | 50,0 (1,35) | 25,2 (0,93) |
| С3(влажные сугрудки) | 47,0 (1,27) | 33,0 (0,89) | 25,2 (0,68) |
| Д2(свежие груды) | 32,6 (0,88) | 25,2 (0,68) | 20,4 (0,55) |
| Примечания: * - продуктивные популяции в этих условиях не отмечены; ** - для эдафотопа А5 при расчете проективное покрытие сфагновых мхов принималось за 60%, зеленых - 10%. |
Для оценки пригодности участка для заготовки ягод черники достаточно произвести измерение проективного покрытия мхов на предполагаемом участке заготовки тем же способом. После этого устанавливают тип условий местопроизрастания по лесотипологическим описаниям, планам насаждений, либо почвенным картам лесхозов. Затем по соответствующим значениям проективного покрытия мхов и коду типа условий произрастания находят в таблице критическое значение плотности загрязнения территории. Если реальная плотность загрязнения не превышает табличного значения, делают вывод о пригодности участка для заготовки ягод черники.
Используя таблицу 1, можно реализовать заявляемый способ в условиях, когда плотность загрязнения территории цезием-137 не известна, а урожай ягод на участке предполагаемой заготовки отсутствует. Для этого достаточно измерить проективное моховое покрытие и плотность загрязнения территории стандартным методом только в выделе леса, где произрастает черничник. Измерение плотности загрязнения может быть произведено по стандартной методике [4].
Предлагаемый способ обеспечивает высокую точность и достоверность оценок. Для оценки способ сравнивали с результатами применения метода прямого измерения проб ягод, взятых на участках предполагаемой заготовки [1].
В таблице 2 приведены результаты сравнительных исследований.
| Таблица 2 Сопоставление результатов исследований удельной активности ягод черники по известному и предлагаемому способам | ||||||
| Тип леса | ТУМ | Проективное покрытие сфагновых мхов, % | Проективное покрытие зеленых мхов, % | Плотность загрязнения территории, кБк/м2 (Ки/км2) | Удельная активность проб ягод черники по известному способу, Бк/кг | Максимальная расчетная удельная активность ягод черники по предлагаемому способу, Бк/кг |
| сосняк мшистый | А2 | О | 95 | 21,55 (0,58) | 234 | 316 |
| сосняк мшистый | А2 | 0 | 60 | 24,87 (0,67) | 200 | 292 |
| сосняк долгомошный | А4 | 60 | 30 | 24,12 (0,65) | 252 | 378 |
| ельник черничный | С3 | 0 | 50 | 549,41 (14,83) | 3660 | 3528 |
| березняк черничный | В3 | 0 | 5 | 772,60 (20,88) | 1628 | 2768 |
| березняк черничный | В3 | 0 | 90 | 912,00 (24,65) | 7760 | 9728 |
Практически во всех случаях фактическая удельная активность ягод черники не превышала максимальные расчетные значения, что свидетельствует о возможности и целесообразности применения способа.
Примеры реализации способа.
Пример 1.
В Чернянском лесничестве Гомельской области 27 августа выявляли участок, предположительно пригодный для заготовки ягод черники (квартал 27, лесной выдел 4). На участке, где произрастает черничник, квадратом-сеткой произвели 20 измерений проективного покрытия мхов. Среднее значение проективного покрытия зеленых мхов составило 50% (q=50), сфагновых мхов на участке не отмечено (р=0).
По табличным данным повыдельного обследования территории лесхоза установили, что плотность загрязнения цезием-137 лесного выдела (27/4) составляет 12,21 кБк/м2 (0,33 Ки/км2), т.е. Р=12,21. По таксационным описаниям установили, что выдел характеризуется типом условий местопроизрастания А4 (соответственно t=1, g=4).
По формуле (1) производим оценку возможности заготовки на изучаемом черничнике An=185, Аb=184. An>Аb - неравенство справедливо.
Вывод: участок пригоден для заготовки ягод черники.
Пример 2.
В Чернянском лесничестве Гомельской области 29 августа (вне сезона плодоношения черники) во время планового обследования лесхоза выявляли участок, предположительно пригодный для заготовки ягод черники (квартал 19, лесной выдел 8). На участке, где произрастает черничник, квадратом-сеткой произвели 23 измерения проективного покрытия мхов. Среднее значение проективного покрытия зеленых мхов составило 15%, сфагновых мхов на участке не отмечено.
По табличным данным повыдельного обследования территории лесхоза установили, что плотность загрязнения цезием-137 лесного выдела (19/8) составляет 21,46 кБк/м2 (0,58 Ки/км2). По таксационным описаниям установили, что выдел характеризуется типом условий местопроизрастания В2.
По таблице 1 производим оценку возможности заготовки на изучаемом черничнике. Реальная плотность загрязнения меньше соответствующего табличного значения (21,46<62,90).
Вывод: участок пригоден для заготовки ягод черники.
Пример 3.
В лесном выделе №7 квартала №248 Ветковского спецлесхоза Гомельской области 15 августа (вне сезона плодоношения черники) выявляли участок, предположительно пригодный для заготовки ягод черники. На участке, где произрастает черничник, квадратом-сеткой произвели 20 измерений проективного покрытия мхов. Среднее значение проективного покрытия зеленых мхов составило 5%, сфагновых мхов на участке не отмечено. Суммарное моховое покрытие соответственно 5%.
По таксационным описаниям установили, что выдел характеризуется типом условий местопроизрастания В3. Поскольку измерения плотности загрязнения изучаемого лесного выдела ранее не производилось и т.к. оценка производилась вне сезона плодоношения черники в соответствии с методикой [4], были отобраны пробы грунта и определена плотность загрязнения с помощью γ-спектрометра, которая составила 111,74 кБк/м2 (3,02 Ки/км2).
По таблице 1 произвели оценку возможности заготовки на изучаемом черничнике. Реальная плотность загрязнения больше соответствующего табличного значения (111,74>90,65).
Вывод: участок непригоден для заготовки ягод черники.
Преимущества предлагаемого способа и возможность его промышленного применения
Благодаря применению способа появляется возможность выявить участки, пригодные для заготовки ягод черники на территориях с различной плотностью загрязнения цезием-137.
Преимущества метода проявляются в следующем.
1. Его применение дает возможность определения участков для заготовки ягод черники в условиях загрязнения территории цезием-137 при отсутствии урожая ягод черники или вне сезона плодоношения черники, поскольку удельная активность ягод определяется косвенно.
2. Нет необходимости проведения дополнительных гамма-спектрометрических измерений, которые обычно производятся сторонними организациями за дополнительную плату.
Для осуществления способа к имеющимся в лесхозах данным об участке произрастания черничника на нем необходимо дополнительно произвести измерение проективного мохового покрытия, что может сделать любой квалифицированный специалист лесхоза во время планового обследования лесного выдела.
Источники информации.
1. Инструкции и методические указания по оценке радиационной обстановки на загрязненной территории. Утверждена Межведомственной комиссией по радиационному контролю природной среды при Госкомгидромете СССР 17.03.1989 / Бобовникова Ц.И., Павлоцкая Ф.И., Кузнецов А.В. и др. - М.: Москомгидромет, 1989. - С.5-35.
2. Аккумуляцiя 137Cs дикорослыми грибами та ягодами в лiсах Полiccя Украïни / Орлов О.О., Курбет Т.В., Короткова О.З. и др // Проблемы екологiï лiсу i лiсокористування на Полicci Укрïни. - Вып.1(7). - Житомир: Волинь, 2000. - С. 44-53.
3. Миркин Б.М. Розенберг Г.С. Фитоценология. Принципы и методы. - М.: Наука, 1978. - С.92-114 (прототип).
4. Инструкция по организации и ведению радиационного мониторинга леса. Утверждена Министерством лесного хозяйства 26.06.1997 / Булавик И.М., Барабошкин А.В., Кунцевич Н.Н., Хоровец Л.В. - Мн, 1989. - С.3-17.
Способ определения участков для заготовки ягод черники в условиях загрязнения территории цезием-137, заключающийся в определении типа условий местопроизрастания и плотности загрязнения, отличающийся тем, что дополнительно измеряют проективное моховое покрытие, при этом пригодность участка для заготовки определяют по формуле
где An - норматив загрязнения ягод черники (Бк/кг);
Р - плотность загрязнения территории в выделе леса 137Cs (кБк/м2);
р - проективное покрытие сфагновых мхов на предполагаемом участке заготовки (%);
q - проективное покрытие зеленых мхов на предполагаемом участке заготовки (%);
t, g - соответственно коэффициенты, учитывающие типологию богатства условий произрастания и типологию условий увлажнения в выделе леса, где расположен предполагаемый участок заготовки (t=1, 2, 3, 4; g=1, 2, 3, 4, 5).
