CC BY
34
Лесное хозяйство
ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И ХАРАКТЕР ПОВРЕЖДЕНИЙ ДРЕВОСТОЕВ ВДОЛЬ ДУБЛЕРА СИБИРСКОГО ТРАКТА В ЕКАТЕРИНБУРГЕ
А.В. СУСЛОВ,
аспирант, Уральский ГЛТУ, г Екатеринбург
Ключевые слова: особенности строения древостоев, повреждения древостоев, древостой, деревья сосны.
Ведущую роль в загрязнении среды занимает автотранспорт. Его доля в загрязнении атмосферы, воды, почвы и лесов значительно выше, чем от стационарных источников. Валовой выброс вредных веществ от автотранспорта составляет около 90% от общего объема выбросов [1]. В последние годы происходит стремительное увеличение количества автотранспорта. Негативное воздействие автомагистрали отражается на санитарном состоянии деревьев, видовом разнообразии лесных насаждений, химическом составе фитомассы, почвы и лесной подстилки. Для выявления характера и масштабов влияния автодороги на лесные насаждения необ-
Дублер Сибирского тракта
I 2 3
Рисунок 1. Схема расположения пробных площадей (Дублер Сибирского тракта, г. Екатеринбург): 1.1, 1.2 ... 3.3 - номер пробной площади; 1, 2, 3 - номер визира
Таблица 1
Лесоводственно-таксационная характеристика древостоев на пробных площадях вдоль Дублера Сибирского тракта, г. Екатеринбург
№ ПП Расстояние от тракта, м Сос- тав Возраст, лет Высота Диаметр Коли- чест- во дере- вьев
среднее значение, см измен- чивость, % среднее значение, см измен- чивость, %
1.1 0-10 9С1 Б 85-95 25,3±0,5 10,5 39,4±2,1 26,9 25
2.1 0-10 8С2Б 95-105 24,5±0,5 12,3 З9,7±2,5 38,2 36
3.1 0-10 7СЗБ 90-100 24,1 ±0,5 12,9 40,0±2,6 38,3 34
1.2 35-45 9С1 Б 95-105 28,5±0,З 4,9 40,0±2,З 26,1 21
2.2 35-45 8С2Б 105-115 29,0±0,5 7,3 З6,2±1,7 21,7 22
3.2 35-45 8С2Б 100-110 З0,1±0,З 5,9 З4,9±1,5 22,3 27
1.3 250 8С2Б 105-115 З0,2±0,2 3,3 З6,4±7,6 20,8 18
2.3 250 9С1 Б 110-120 31,2±0,З 4,5 З7,9±1,6 18,6 20
3.3 250 7СЗБ 110-120 З0,З±0,З 5,2 З5,0±1,7 23,3 24
ходимо провести их комплексное лесо-водственно-таксационное изучение.
Нами был выбран участок Дублера Сибирского тракта от поворота на туб-санаторий до поста ГИБДД. Объектом исследования являются ровные участки леса, примыкающие к тракту. Заложены три визира, перпендикулярные полотну тракта. Вдоль каждого из них размещены по три близкие по экотопическим условиям пробные площади (ПП). Схема расположения пробных площадей показана на рисунке 1. Все они ориентированы параллельно полотну дороги, имеют форму вытянутого прямоугольника (10x40 м) и расположены в придорожной (на расстоянии 5-10 м от
края дороги), промежуточной (35-45 м) и контрольной зонах (около 250 м от дороги в глубь леса). Пробные площади 1.1,
2.1, 3.1 расположены в придорожной зоне, а пробные площади 1.2, 2.2, 3.2 и
1.3, 2.3, 3.3 соответственно в промежуточной и контрольной зонах. Следует отметить, что при анализе данных показатели сравниваются в створе только одного визира.
Исследуемые древостои представляют собой высоковозрастные сосняки с небольшой примесью березы. Все изучаемые участки лесных насаждений относятся к разнотравному типу леса к первому и второму бонитету. Доля сосны на ПП по запасу составляет от 70 до 100%. Таксационные показатели древостоев приведены в таблице 1.
Анализ табличных данных показал особенности строения древостоя в различных зонах. На каждом из визиров с увеличением расстояния от Дублера Сибирского тракта происходит уменьшение числа деревьев на пробных площадях.
Наибольшее количество деревьев обнаружено в придорожной зоне на ПП
3.1. В промежуточной зоне на ПП 3.2 отмечено 27 экземпляров, а в контрольной зоне на ПП 3.3 количество деревьев снижается до 24 экземпляров.
Установлено, что чем дальше расположены ПП, тем больше средняя высота древостоев. На рисунке 2 показана динамика изменения средней высоты древостоев на разном расстоянии от Дублера Сибирского тракта, прямая регрессии и ее уравнение. Минимальная высота установлена в придорожной зоне на ПП 3.1 равная 24,1 м, в промежуточной зоне (ПП 3.2) она возрастает до 30,1 м и в контрольной зоне (ПП 3.3) равна 30,3 м.
При приближении к тракту уровень изменчивости средней высоты и диаметра увеличивается. Это означает, что в придорожной зоне происходят более большие колебания высоты и диаметра деревьев, чем в промежуточной и контрольной зонах. Высокий уровень изменчивости показывает, что изучаемый признак неустойчив и легко поддается внешнему воздействию [2].
Согласно "Инструкции..." (1983) нами была проведена оценка визуальных признаков повреждения древостоев на пробных площадях. В таблице 2
Features of a structure of forest, damages of forest, forest, pine trees.
Расстояние от дублера Сибирского тракта, м
Рисунок 2. Изменение средней высоты древостоя в зависимости от расстояния от Дублера Сибирского тракта
Таблица 2
Состояние древостоев на пробных площадях вдоль Дублера Сибирского тракта, г. Екатеринбург
№ ПП Расстояние от тракта, м Категория состояния, %
1 2 3 4 5 6
1.1 5-10 - 16 72 8 - 4
2.1 5-10 3 47 31 14 - 5
3.1 5-10 6 44 26 18 6
1.2 35-45 5 62 28 - - 5
2.2 35-45 4 55 27 5 - 9
3.2 35-45 3 52 37 4 - 4
1.3 250 28 56 5 - - 6
2.3 250 5 65 30 - - -
3.3 250 12 71 13 4 - -
Таблица 3
Жизненное состояние древостоев на пробных площадях вдоль Дублера Сибирского тракта, г. Екатеринбург
№ ПП Расстояние от Индекс Дефолиация, Дехромация, Степень
тракта повреждения % % повреждения
1.1 5-10 3,04 41,6 8,7 среднее
2.1 5-10 2,78 39,0 12,4 среднее
3.1 5-10 2,79 25,6 12,7 среднее
1.2 35-45 2,43 34,1 9,4 слабое
2.2 35-45 2,68 32,5 12,7 слабое
3.2 35-45 2,56 23,9 12,9 слабое
1.3 250 2,06 26,9 11,1 слабое
2.3 250 2,25 26,9 9,6 слабое
3.3 250 2,08 13,5 8,7 слабое
приводятся данные по распределению деревьев по шести категориям состояния, к которым относятся: 1 - здоровые деревья, 2 и 3 - ослабленные и сильно ослабленные, 4 - усыхающие, 5 и 6 - свежий и старый сухостой [3].
Наихудшее состояние деревьев сосны и березы отмечается в узкой опушечной полосе леса у тракта, выполняющей роль своеобразного буфера. От 16 до 47% деревьев на каждой пробной площади в придорожной зоне относятся ко второй категории повреждения, к третьей категории - от 26 до 72%, к четвертой - от 8 до 18%. Отмечены и деревья, относящиеся к шестой категории состояния (4-6%).
В промежуточной зоне повреждения древостоев выражены значительно слабее. Около 60% деревьев сосны относятся к первой и второй категориям состояния, и около 30% - к третьей. Охво-енность крон деревьев приближается к нормальной.
Пробные площади в контрольной зоне характеризуются наилучшим состоянием древостоев. Деревья сосны - без
признаков повреждений. К первой категории относятся от 5 до 28% деревьев, ко второй - от 56 до 71%, к третьей - от 5 до 30%. Отсутствуют деревья, относящиеся к пятой и шестой категориям.
Распределение деревьев ПП по диаметру показало их связь с особенностями повреждений. Для деревьев диаметром меньше среднего в основном характерны такие повреждения, как сухая и обломанная вершина, кривизна ствола. Их количество в придорожной зоне наибольшее (на ПП 3.1 - 15%), меньшее - в промежуточной (на ПП 3.2 - 8%) и полное отсутствие - в контрольной зоне. Для деревьев среднего и больше среднего диаметров отмечены двуствольность, однобокость крон, наличие морозобойных трещин. Число таких деревьев по мере удаления от дороги уменьшается. В придорожной зоне в створе визира 1 таких деревьев 16%, в промежуточной - 9%, в контрольной - 5%.
Для оценки жизненного состояния деревьев сосны определяли дефолиацию кроны и дехромацию хвои. Под де-
Лесное хозяйство
фолиацией понимается потеря хвои (в %) относительно дерева-эталона, а под дехромацией - доля хвои в кроне (в %), изменившей окраску. Степень повреждения рассчитана по представленности в древостоях деревьев разных категорий состояния, для чего использован индекс повреждения [4]. Показатели жизненного состояния деревьев вдоль Дублера Сибирского тракта представлены в таблице 3.
Древостои ПП 1.1, 2.1, 3.1, расположенные в придорожной зоне, характеризуются как среднеповрежденные. На данных участках показатели жизненного состояния деревьев имеют следующие средние значения: индекс повреждения - от 2,78 до 3,04; дефолиация - от 25,6 до 41,6%; дехромация -от 8,7 до 12,7%.
Древостои ПП 1.2, 2.2, 3.2 и 1.3, 2.3,
3.3, расположенные соответственно в промежуточной и контрольной зонах, характеризуются слабыми повреждениями. Здесь индекс повреждения изменяется от 2,06 до 2,68; дефолиация - от 13,5 до 34,1%; дехромация - от 8,7 до 12,9%. Следовательно, при удалении от Дублера Сибирского тракта индекс повреждения и значение дефолиации уменьшаются, соответственно, улучшается состояние древостоев. Закономерностей в изменении дехромации древостоев в различных зонах выявлено не было, следовательно, автотранспорт прямого влияния на окраску хвои в кроне не оказывает.
Вдоль Дублера Сибирского тракта происходит сильное захламление обочин и территории придорожной зоны. Долго разлагающийся твердый мусор ухудшает экологическое состояние и повышает пожарную опасность.
Изучение состояния сосновых насаждений вдоль Дублера Сибирского тракта показало существенные различия в строении древостоев в различных зонах и их связь с характером повреждений. При приближении к тракту высота и средний диаметр деревьев уменьшаются, однако увеличивается их число на единицу площади, при этом санитарное состояние ухудшается. Следовательно, наличие большего количества деревьев соответствует большей доли их повреждений. В придорожной зоне отмечено значительное количество деревьев, отставших в росте, которые в большей степени угнетаются. Здесь отмечены максимальные значения индекса повреждений и дефолиации. Выявлен характер повреждения. Также происходит угнетение деревьев первого яруса. Для них характерны однобокость, двуствольность, наличие морозобойных трещин. Число таких деревьев по мере удаления от тракта уменьшается. Количество сухостоя в придорожной зоне наибольшее. Большая мера изменчивости показывает, что изучаемый признак неустойчив и легко поддается внешнему воздействию. В контрольной зоне вследствие отсутствия
Лесное хозяйство
бокового освещения древостои выше, нимальные значения индекса поврежде- мечается в узкой опушечной полосе леса
число деревьев и, следовательно, доля ний и дефолиации. Таким образом, наи- у дороги, выполняющей роль своеобраз-
их повреждений меньше. Отмечены ми- худшее состояние деревьев сосны от- ного буфера.
Литература
1. Денисов В. Н. Проблемы экологизации автомобильного транспорта. Изд. 2-е. СПб, 2005. 312 с.
2. Митропольский А. К. Элементы математической статистики : учеб. пособие. Л., 1969. 274 с.
3. Инструкция по экспедиционному лесопатологическому обследованию лесов СССР М. : ВО «Леспроект» Госкомитета СССР по лесному хозяйству, 1983. 181 с.
4. Менщиков С. Л., Ившин А. П. Закономерности трансформации предтундровых и таежных лесов в условиях аэротех-ногенного загрязнения. Екатеринбург : УрО РАН, 2006. 294 с.
АКТИВНОСТЬ ФЕРМЕНТОВ КАК ПОКАЗАТЕЛЬ СОСТОЯНИЯ ЛЕСОРАСТИТЕЛЬНЫХ СВОЙСТВ ПОЧВ, РАСПОЛОЖЕННЫХ В ЗОНАХ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ Н.М. ШЕБАЛОВА, кандидат технических наук, доцент,
Уральский ГЛТУ, г. Екатеринбург
Ключевые слова: лесная почва, загрязнение, фтор, ферменты.
Установление связи активности ферментов лесных почв с экологическими факторами является важной предпосылкой для диагностики процессов биотической деструкции органического вещества и специфики почвообразования в разных зонах загрязнения, а также возможности использования показателей ферментативной активности для функциональной диагностики лесных почв в условиях техногенного загрязнения. Формирование и функционирование ферментативной активности лесных почв - сложный и многофакторный процесс, представляющий собой единство экологически обусловленных процессов поступления, стабилизации и проявления активности ферментов в почве. Этот процесс, в конечном счете, определяет интенсивность продуцирования ферментов, степень их мобилизации и уровень активности. Формирование определенного уровня ферментативной активности в каждом конкретном горизонте является процессом историческим, отражающим функционирование и эволюцию всех главнейших составляющих почвообразовательного процесса.
Ряд исследователей считают, что основными продуцентами ферментов являются бактерии и грибы, отмечая тесную корреляционную связь между активностью ферментов и количеством микроорганизмов [1, 2, 4, 5]. Другие отрицают наличие такой связи и предполагают, что важнейшую роль в поступлении ферментов в почву играет характер растительного покрова, с которым тесно связан биохимический и химический состав опада и подстилки, а также различные темпы их разложения [3].
Для сравнительного анализа были выбраны лесные почвы зоны действия Полевского криолитового завода (ПКЗ)
и Первоуральско-Ревдинского промышленного узла (ПРПУ). Лесные территории ПКЗ в течение многих лет подвергаются воздействию комплекса токсикантов с превалированием фтористых соединений, токсичность которых в десятки раз превосходит токсичность окислов азота и сернистого газа. Фториды не участвуют в обмене и с большим трудом подвергаются детоксикации. В зоне действия ПРПУ сочетаются токсическое воздействие тяжелых металлов и сернистого ангидрида. Насаждения на всех исследуемых ППП по растительным и гидротермическим условиям примерно одинаковы. Тип леса - сосняк разнотравный. Почвенные условия исследуемых сосняков достаточно близки друг к другу. В обоих районах преобладают серые лесные среднеоподзоленные почвы, характерной особенностью которых является то, что лесная подстилка дифференцируется только на два горизонта. Это горизонт 01, представленный свежеопавшей хвоей, листьями, злаками, и ферментативно-гумусовый горизонт (02-03), где происходят основные процессы разложения растительного опада и гумификации.
Цель и методика исследований
Действие ферментов строго избирательно, поэтому в работе основное внимание уделено исследованию ферментов, определяющих главные звенья круговорота органических веществ. Это оксидоредуктазы, играющие важную роль в обмене веществ и энергии, и гид-ролазы, расщепляющие сложноэфирные, глюкозидные, пептидные и другие связи в органических соединениях, обогащая почву подвижными и доступными растениям и микроорганизмам питательными веществами.
Прежде чем перейти к рассмотре-
нию данных по активности ферментов лесной почвы, следует отметить, что они в лесной подстилке могут иметь двойную природу. В верхнем горизонте лесной подстилки это остатки ферментов растений и эпифитной микрофлоры, бывших в свежем опаде, а также ферменты микроорганизмов, развивающихся в лесной подстилке в процессе ее разложения. К сожалению, в настоящее время нет возможности отделить ферменты опада от ферментов микроорганизмов, поэтому в настоящих исследованиях речь пойдет о суммарной их активности. В нижележащих горизонтах лесной подстилки, наиболее мощных по запасам органического вещества, активность ферментов в основном обусловлена деятельностью микромицетов, бактерий, беспозвоночных животных.
Для определения относительной суммарной активности ферментов использовали метод насыщающих концентраций вносимого субстрата. Суммарную активность фермента выражали в единицах ферментативного действия, что представляет собой количественное изменение субстрата под действием фермента за определенный промежуток времени. Активность каталазы определяли газометрическим методом по измерению скорости разложения перекиси водорода. Активность протеазы определялась по образованию продуктов гидролиза белков и реакции их с реактивом Фолина, целлюлазы - фотометрическим методом определения глюкозы, образовавшейся в результате расщепления целлюлозы. Активность инвертазы изучали по реакции сахаров с 3,5-динитросалициловой кислотой, в результате чего кислота превращается в 3-амино-5-нитросалициловую кислоту, имеющую желто-оранжевый цвет. Ак-
Wood ground, pollution, fluorine, enzymes.
