CC BY
77
ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
ИЗМЕНЕНИЕ МОРФОМЕТРИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ХВОИ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ В УСЛОВИЯХ АЭРОПРОМВЫБРОСОВ
С.В. ЗАЛЕСОВ, проф. каф. лесоводства УГЛТУ, д-р с.-х. наук,
А.В. БАЧУРИНА, асп. каф. лесоводства УГЛТУ
Одним из важнейших показателей жизненного состояния и потенциальных возможностей лесных сообществ является характер развития и функционирования ассимиляционных органов деревьев. Ежедневно 1 га леса ассимилирует СО2 из 0,5-1,0 млн м3 воздуха, а также поглощает различные газообразные токсичные соединения [6]. Установлено, что начальная реакция сосны обыкновенной на загрязнение воздуха SO2 и тяжелыми металлами выражается в сокращении продолжительности жизни хвои на 1-2 года. У других компонентов лесных фитоценозов, кроме эпифитных лишайников, заметных признаков угнетения при этом не наблюдается. По мере увеличения концентрации и повторяемости загрязнения воздуха отмечается дальнейшее сокращение продолжительности жизни хвои и изрежива-ние крон, усиление процессов дифференциации деревьев по состоянию, исчезновение с их стволов эпифитных лишайников. Визуально наблюдаемые признаки повреждения побегов, хлорозы и некрозы хвои, снижение ее массы и изреживание крон деревьев можно использовать в качестве критериев при оценке степени воздействия аэротехногенного загрязнения на насаждения [1, 4].
Город Карабаш, где расположено ЗАО «Карабашмедь», начал интенсивно развиваться как крупный центр медеплавильного производства в начале прошлого столетия. В 1910 г. построен и пущен в эксплуатацию
медеплавильный завод, который выплавлял около трети всей меди в России.
За время существования комбината с выбросами в атмосферу поступило около 15 млн т вредных веществ, содержащих различные токсичные элементы и соединения, что крайне неблагополучно отразилось на экологической обстановке. Загрязняющие вещества поступают в атмосферу в виде пыли и газообразных веществ. Основными выбросами металлургического производства являются: диоксид серы (около 90 %), оксид углерода, неорганическая пыль, оксид меди, оксид цинка, кроме того, свинец, мышьяк, диоксид азота. В относительно небольших количествах выбрасываются пятиокись ванадия, фторид и хлорид водорода.
Район г. Карабаша отнесен Б.П. Колесниковым [2] к Восточно-Уральской провинции предгорных сосново-березовых лесов в составе Уральской горно-лесной области.
Исследования по установлению влияния промышленных поллютантов на состояние ассимиляционного аппарата подроста сосны обыкновенной проведены на 5 постоянных пробных площадях (ППП), расположенных на расстоянии 4,2-13,8 км в северо-восточном направлении от ЗАО «Карабашмедь». Условно-контрольная ППП находится на севере от завода на расстоянии 32 км. 111111 заложены в 70-80-летних сосняках разнотравно-злакового типа леса.
Т а б л и ц а 1
Охвоенность 5 см побега подроста сосны обыкновенной в насаждениях на различном удалении от ЗАО «Карабашмедь», шт.
Возраст Расстояние от источника поллютантов, км
побега, лет 4,2 5,5 5,8 8,3 13,8 32,0
1 58,2±3,21 43,3±1,54 40,1±1,95 43,7±2,12 43,6±2,81 51,4±3,20
2 54,9±3,84 43,3±2,43 35,9±2,85 40,3±1,83 36,6±1,90 52,0±2,93
3 43,1±3,37 35,5±3,50 37,1±2,92 38,0±2,49 33,5±1,49 37,7±1,67
4 31,2±2,55 26,5±3,37 26,1±4,17 30,4±1,29 24,7±2,71 32,8±1,58
5 - 3,7±3,46 8,1±2,22 6,8±1,62 11,3±2,39 20,2±3,56
6 - - 0,8±0,47 1,4±0,41 3,2±1,13 0,5±0,17
36
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2008
ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
Для оценки влияния загрязнения на жизнеспособность подроста сосны использовали биометрический метод, то есть измерение массы и длины хвои, расчет площади поверхности хвои и охвоенности побегов.
Ветви срезали секатором с южной стороны у 10 модельных экземпляров подроста сосны 15-летнего возраста в средней части кроны. В процессе исследований производили замеры величины годичных приростов побегов и подсчитывали количество пар хвои по годам. Для характеристики густоты охвое-ния пересчитывали число хвои на 5 см побега у отобранных образцов. Длина хвои измерялась с точностью до 0,1 см. Хвоя высушивалась в сушильном шкафу ШС-0,25-20 (Россия) при температуре 105 °С до постоянной массы. Взвешивание 100 пар хвоинок в 5 повторностях проводилось с точностью до 0,01 г. Площадь поверхности хвои определялась по методике Ю.Л. цельникер [10].
Результаты и их обсуждение. Продолжительность жизни хвои сосны является надежным критерием для определения жизненного состояния конкретного дерева [7]. По данным З.Я. Нагимова [5], хвоя сосны в Зауралье держится на дереве 5-6 лет. В разные годы максимальная доля в общей массе ассимиляционного аппарата приходится то на однолетнюю, то на двухлетнюю хвою [9]. Нашими исследованиями установлено, что на ППП, расположенной на расстоянии 4,2 км от комбината, продолжительность жизни хвои соснового подроста составляет 4 года, тогда как на ППП, расположенной на расстоянии 5,5 км, обнаружена 5-летняя хвоя. С удалением насаждений от источника промышленных поллютантов на 6 км и более продолжительность жизни хвои увеличивается до 6 лет.
Промышленное загрязнение может приводить к увеличению количества хвои на побегах [8, 3]. Полученные нами данные по охвоенности боковых побегов центральной части 15-летнего подроста сосны представлены в табл. 1.
На всех ППП, независимо от их расположения относительно ЗАО «Карабашмедь», отмечается снижение охвоенности побегов соснового подроста с увеличением их возраста. Количество хвои на 5 см побега первых
четырех лет жизни выше в условиях максимального загрязнения (4,2 км). Примечательно, что на побегах более старших возрастов хвоя полностью отсутствует, что свидетельствует об интенсивном опаде на четвертый год жизни. Значения показателя охвоенности побегов первых четырех лет жизни в насаждениях, находящихся на расстоянии 5,5-13,8 км от комбината, достоверно не отличаются, тогда как охвоенность пяти- и шестилетних побегов закономерно увеличивается с удалением насаждений от источника загрязнения. Охвоенность 5 см пятилетнего побега у подроста в 5,5 км от источника промвыбросов не превышает 3,7 шт., что составляет 18 % от аналогичного показателя на контроле.
Установлено, что с увеличением расстояния от источника промышленных поллютантов у подроста на боковых побегах всех возрастов возрастает масса хвои. Эта закономерность наглядно представлена на рис. 1.
Для определения тесноты и формы связи между массой 100 пар трехлетней хвои соснового подроста и расстоянием от источника промышленных поллютантов проведен регрессионный анализ, который показал наличие тесной положительной связи (коэффициент корреляции 0,91). Данная зависимость может быть выражена линейным уравнением y = 0,2867x + 0,5667 (коэффициент детерминации R2 = 0,9099).
загрязнения, км
□ 1-летняя П 2-летняя □ 3-летняя
□ 4-летняя ■ 5-летняя □ 6-летняя
Рис. 1. Изменение массы 100 пар хвоинок различных возрастов в зависимости от удаления от источника загрязнения
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2008
37
ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
Таблица 2
Морфометрические показатели хвои соснового подроста в насаждениях, расположенных на различном удалении от источника поллютантов
Возраст хвои, лет Расстояние от источника поллютантов, км
4,2 5,5 5,8 8,3 13,8
Средняя длина хвои, см
1 3,0±0,08 3,0±0,07 3,3±0,05 4,5±0,55 4,4±0,08
2 3,1±0,06 3,3±0,07 4,0±0,09 4,3±0,07 4,7±0,12
3 3,5±0,45 3,6±0,10 3,5±0,09 4,4±0,06 4,8±0,07
4 3,7±0,49 3,4±0,07 3,7±0,09 4,2±0,13 4,5±0,16
5 - 3,4±0,09 3,5±0,07 4,2±0,08 4,9±0,17
6 - 3,7±0,09 3,8±0,07 4,3±0,05 5,2±0,17
Среднее 3,3±0,27 3,4±0,08 3,6±0,08 4,3±0,20 4,8±0,11
Поверхность 1 г сырой хвои подроста сосны в зависимости от расстояния до источника поллютантов, дм2
1 1,82 2,28 2,18 1,90 1,82
2 2,00 2,18 1,82 1,73 1,43
3 2,00 1,82 1,73 1,48 1,48
4 1,57 1,90 1,73 1,52 1,35
5 - 1,82 1,65 1,52 1,35
6 - 1,57 1,52 1,48 1,35
Среднее 1,85 1,93 1,77 1,61 1,46
-*-ППП-1С (4,2 км) ППП-4С (5,8 км)
-*-ППП-6С (8,3 км) -х—ППП-10С (13,8км)
-*-ППП-УК (32км)
Рис. 2. Средняя длина хвои подроста сосны обыкновенной на ППП, расположенных на различном удалении от источника загрязнения
На рис. 2 показано изменение средней длины хвои различных возрастов на ППП, расположенных на различном расстоянии от ЗАО «Карабашмедь».
Показатели средней длины и поверхности 1 грамма сырой хвои представлены в табл. 2. Анализ данных о средней длине хвои показал наличие тесной положительной связи между этим параметром и удаленностью насаждений от источника поллютантов (коэф-
фициент корреляции для хвои всех возрастов составляет 0,90 и выше). Общий показатель средней длины хвои подроста на ППП - 1С (4,2 км) составляет лишь 70 % от аналогичного показателя на ППП - 10С (13,8 км). Материалы таблицы 2 свидетельствуют, что с приближением к источнику поллютантов происходит уменьшение поверхности 1 г сырой хвои подроста сосны, за исключением ППП, находящейся в 4,2 км от источника загрязнения.
В результате проведенных исследований установлено влияние промышленных поллютантов ЗАО «Карабашмедь» на морфометрические показатели ассимиляционного аппарата 15-летнего подроста сосны обыкновенной. Полученные данные позволяют сделать следующие выводы:
- с приближением насаждений к источнику поллютантов снижается продолжительность жизни хвои соснового подроста;
- количество хвои на 5 см побегов первых четырех лет жизни выше в условиях максимального загрязнения (4,2 км);
- с увеличением расстояния от источника выбросов загрязняющих веществ возрастает масса хвои на боковых побегах всех возрастов;
- обнаружена тесная положительная связь между показателем средней длины
38
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2008
