На основании изучения геоморфологии территории, растительного покрова, режима и баланса грунтовых вод, биологической продуктивности фитоценозов было разработано гидрологическое и природно-территориальное районирование заповедных объектов Беларуси, имеющее прикладное значение для гидромелиоративного строительства, трансформации земель сельскохозяйственного назначения и Государственного лесного фонда.
Выполненные разработки по оценке влияния мелиоративных систем на ландшафтно-мелиоративные комплексы Белорусского Полесья определили основные направления охраны природы и рационального использования земельных ресурсов данного региона Беларуси, позволяя максимально учитывать региональные природные условия при проведении гидротехнической мелиорации.
Разработаны эколого-фитоценотические принципы зонирования территорий, прилегающих к крупным промышленным центрам, методом индикации уровня техногенного загрязнения природной среды по характеристике аккумуляции серы и тяжелых металлов в лишайнике Hypogymnia physodes, широко распространенном в сосновых лесах. С использованием этих принципов осуществлено зонирование территорий, примыкающих к гг. Минску, Светлогорску, Лукомльской ГРЭС, а также к Мозырскому НПЗ по уровню загрязнения серой. По результатам исследований состояния сосновых лесов составлены и переданы Минскпроекту и Министерству лесного хозяйства БССР рекомендации по повышению устойчивости этих лесов в зонах влияния Минска и Светлогорска.
После аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 г. лаборатория активно включилась в исследования влияния этой крупнейшей катастрофы XX века на природную среду. При этом была изучена миграция радионуклидов по биологической цепи растение–почва–растение. Установлена избирательная способность отдельных видов древесных и травянистых растений к поглощению 6 различных изотопов (циркония-95, цезия-154, цезия-137 и др.). В условиях выпадения радиоактивных продуктов деления в лесных биогеоценозах выделены 3 группы компонентов по содержанию в них различных радионуклидов. Изучены изменения величины годичного прироста деревьев в сосняках мшистых по высоте и диаметру в связи с воздействием радиоактивного загрязнения.
Для обеспечения полного комплекса биогеоценологических исследований, отвечающих задачам биологического мониторинга, была спроектирована и создана система автоматизированного сбора и анализа первичной информации с помощью ЭВМ, что дало возможность установить достоверные корреляционные связи и регрессионные зависимости между экологическими факторами среды (солнечная радиация, температура, влага) и структурно-функциональными характеристиками лесных фитоценозов.
Лабораторией была проведена оценка риска техногенного загрязнения лесных экосистем Национальных парков «Браславские озера», «Нарочанский» и сопредельных с ними территорий. На основе данных лихеноиндикации в названных национальных парках осуществлено в том же масштабе, что и для Беловежской пущи, зонирование их территорий по степени загрязнения серой и 8 тяжелыми металлами. В пределах Национального парка «Браславские озера» проведена также оценка состояния сосновых древостоев.
Впервые на основании эколого-физиологических исследований выделены группы устойчивых, среднеустойчивых и неустойчивых к формальдегиду и бенз(а)пирену аборигенных и интродуцированных древесных растений и установлена видовая специфичность ответных реакций растений на действие данных аэротехногенных поллютантов.
Сравнительная оценка уровня аккумуляции тяжелых металлов в почве под ельниками различной типологической структуры позволило расположить хвойные насаждения в порядке увеличения их аккумулирующей способности: ельники кисличные < ельники мшистые < ельники черничные. При этом определяющую роль в накоплении техногенных поллютантов в почве играет санитарное состояние древостоя. Выявлено увеличение концентрации тяжелых металлов в подстилке и перегнойно-аккумулятивном горизонте под пологом еловых насаждений в ряду: здоровые < ослабленные < сильно ослабленные. Для минимизации негативных последствий и исключения тяжелых металлов из биологического круговорота в хвойных лесных массивах следует проводить своевременные санитарные лесотехнические мероприятия по удалению сухостойных и ослабленных деревьев.
Выявлено, что максимальное содержание тяжелых металлов приходится на подстилку и перегнойно-аккумулятивный горизонт, концентрация которых превышает пороговые значения. Наиболее сильно данные горизонты загрязнены свинцом и никелем, концентрация которых на отдельных площадях превышает фоновые пределы соответственно в среднем в 1,6-2,6 раза, что характеризует соотнесение их к уровню зоны риска.
В результате выполненных исследований подготовлены карты-схемы степени отклонений от ПДК уровня накопления тяжелых металлов (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn) в корнеобитаемом слое почвы еловых насаждений, примыкающих Минскому промышленному узлу.
С целью ограничения негативного влияния остаточных количеств противогололедных материалов, выхлопных газов и пыли на состояние снегозащитных насаждений, их следует защитить посадками растений-фильтров. Первый ряд от проезжей части формировать низкорослыми солевыносливыми кустарниками (шиповник, свидина белая, боярышник кроваво-красный, мягковатый, лох серебристый, арония черноплодная, кизильник блестящий, пузыреплодник калинолистный). Во втором ряду следует высаживать солевыносливые и газоустойчивые крупномерные кустарники (акация белая и желтая, облепиха обыкновенная, черемуха Маака). Третий и последующие ряды могут быть представлены любыми лиственными и хвойными деревьями.
Показано, что оценка антропогенной нарушенности природных экосистем должна базироваться на комплексном использовании ботанических, физиолого-биохимических и почвенных критериев, при этом прямое воздействие токсикантов на хвою и листья, ветви и ствол дерева менее опасно для древостоя (при определенных условиях они способны к самоочищению) по сравнению с непрямым действием – через почву, что ведет к физиологическим нарушениям и, в конечном счете, к ослаблению и гибели деревьев. Использование фитоиндикационных методов значительно снижает себестоимость выполняемых работ и по качеству полученной информации нисколько не уступают традиционным физико-химическим методам.
Полученные результаты исследований имеют выраженную практическую направленность, так как совместно с "БелДорНИИ" Минтранса разработан дорожный методический документ ДМД 02191.3.019-2009 «Устройство и содержание техногенно устойчивых снегозадерживающих древесно-кустарниковых насаждений вдоль автомобильных дорог общего пользования», практическая значимость которого заключается в разработке научных основ для создания вдоль основных транспортных магистралей Беларуси новых древостоев, способных выдерживать усиливающийся антропогенный пресс и снижать вредное воздействие транспорта на окружающую среду. Документ введен в действие с 01 марта 2009 г. Приказом директора Департамента "Белавтодор" № 04 от 12.01.2009 г.
Комплексные исследования возможности использования ягодных растений сем. Ericaceae для фиторекультивации площадей выбывших из промышленной эксплуатации торфяных месторождений, осуществлявшиеся совместно с сотрудниками лаборатории химии растений, показали, что при относительно сходных тенденциях увеличения размерных показателей их габитуса, у представителей рода Vaccinium была выявлена различная стратегия роста. Так, если у голубики узколистной развитие надземной вегетативной сферы происходило, главным образом, в горизонтальном направлении, за счет появления новых побегов формирования и парциальных кустов из спящих почек на подземных корневищах, то у голубики высокорослой, характеризующейся отсутствием горизонтального распространения вегетативных частей, имело место их вертикальное нарастание, осуществлявшееся преимущественно за счет развития вегетативных органов из почек, расположенных над поверхностью почвы.
Исследования показали, что в условиях эксперимента все сорта ягодных растений североамериканской селекции значительно превосходили по урожайности своих аборигенных аналогов. Так, ягодная продуктивность форм и сортов североамериканских голубик в 1,5-2,3 раза превышала таковую голубики топяной, а у сортов клюквы крупноплодной – более чем в 4-6 раз превосходила таковую клюквы болотной.
Исследуемые виды сем. Ericaceae в разной степени влияют на функционирование почвенных микроорганизмов. Тем не менее все они способствовали активизации жизнедеятельности эдафобионтов в корнеобитаемом слое, что должно в перспективе обусловить восстановление почвенного покрова и стабилизацию экосистемы в целом. При этом установленное в эксперименте сглаживание сезонных колебаний массы микроорганизмов и показателей их жизнедеятельности указывает на ослабление степени их зависимости от внешних факторов. Это позволяет заключить, что создание ягодных насаждений на площадях, оставшихся после торфодобычи, экологически целесообразно.
