CC BY
37
333^»— Аграрный вестник Урала № 8 (126), 2014 г.
Лесное хозяйство
УДК 630.5:630.424.5(470.5)
РОСТ ИСКУССТВЕННЫХ СОСНОВЫХ НАСАЖДЕНИЙ В РАЙОНЕ ВОСТОЧНО-УРАЛЬСКОГО РАДИОАКТИВНОГО СЛЕДА
С. В. ЗАЛЕСОВ,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор, проректор по научной работе, Ю. В. УЖГИН,
аспирант, Уральский государственный лесотехнический университет
(620100, г. Екатеринбург, ул. Сибирский тракт, д. 37; тел.: 8 (343) 254-63-24; e-mail: [email protected])
Ключевые слова: радионуклиды, Восточно-Уральский радиоактивный след, лесные культуры, сосна обыкновенная, живой напочвенный покров, видовой состав, надземная фитомасса.
Уральский регион является одним из наиболее экологически неблагополучных регионов Российской Федерации по радиационной обстановке. Последнее объясняется неправильным хранением радиоактивных отходов на производственном объединении «Маяк». Одним из путей ограничения первичного распределения и последующей миграции радионуклидов является создание искусственных насаждений. Исследования показали, что успешность искусственного лесовосстановления во многом зависит от степени загрязнения территории радионуклидами. На территориях с плотность загрязнения до 1,0 Ки/км2 приживаемость и сохранность лесных культур сосны обыкновенной не уступает таковой на контроле. При увеличении плотности загрязнения выше указанной величины сохранность лесных культур резко падает. Запас древесины 15-летних искусственных насаждений в зонах средней и сильной степени загрязнения в два раза ниже такового в насаждениях аналогичного возраста на контроле. Ель сибирская проявила большую сохранность в лесных культурах по сравнению с сосной обыкновенной в зоне сильного загрязнения (более 3,0 Ки/км2). Наиболее толерантными видами живого напочвенного покрова оказались подмаренник северный (Galium boreale L.) и овсяница овечья (Festuca ovina L.), которые зафиксированы на контроле и во всех зонах загрязнения. С увеличением интенсивности загрязнения в живом напочвенном покрове возрастает доля лаковых и сорных видов. Данные о росте искусственных сосновых насаждениях в зоне Восточно-Уральского радиоактивного следа необходимо учитывать при организации в ней лесопользования.
doctor of agricultural sciences, professor, vice rector for research, Y. V. UZGIN,
graduate student, Ural State Forest Engineering University
(37 Sibirskiy tr. Str., 620100, Ekaterinburg; tel: +7 (343) 254-63-24; e-mail: [email protected])
Keywords: radionuclides, Eastern-Ural radioactive trace, forest cultures, pine (common), living ground cover, species composition, abovegroundphytomass.
The Ural region is one of the most ecologically unfavorable regions of the Russian Federation on the radiation situation. The latter was due to the improper storage of radioactive waste at the production association "Mayak". One of the ways to limit primary distribution and subsequent migration of radionuclides is to set up artificial reforestation (renewal) depends for much on pollution degree of the territory by nuclides. On territories with pollution density up to 1.0 Ci/km2 survival rate and conservation of pine plantation do not give up to those of controlled territories. In the researches were shown when pollution density is higher than that shown above conservation of forest plantations drops sharply. Stock volume of 15-aged artificial stands in mean and strongly polluted zones is two times lower than that of analogous-aged ones on control. The Siberian spruce has proved more significant conservation in forest species as compared with common pine in strongly polluted zones (more than 8.0 Ci/km2). Most tolerant species living ground cover was Galium boreale L. and Festuca ovina L., which recorded-financed and controlled in all areas of pollution. With increasing intensity of pollution to surface cover increases the share of lacquer and weed species. Data on artificial pine stands in the Eastern Ural radioactive trace growing (increasing) should be taken into consideration when organizing forest management in them.
ARTIFICIAL PINE STANDS GROWTH IN THE TERRITORY OF EAST-URAL URAL RADIOACTIVE TRACE
S. V. ZALESOV,
Положительная рецензия представлена А. П. Кожевниковым, доктором сельскохозяйственных наук, доцентом, ведущим научным сотрудником лаборатории экологии древесных растений Ботанического сада Уральского отделения Российской академии наук.
Аграрный вестник Урала № 8 (126), 2014 г. ~ <,
Лесное хозяйство Тр8
Уральский регион является одним из наиболее экологически неблагополучных регионов Российской Федерации по радиационной обстановке. Последнее объясняется многолетней деятельностью производственного объединения «Маяк».
С 1949 по 1951 гг. в р. Теча было сброшено 76 млн м3 сточных вод с радиоактивностью около 2,7 млн Ки. Жидкие сбросы представляли собой смесь радионуклидов стронция, цезия, ниобия, рутения и изотопов редкоземельных элементов. Около 25 % радиоактивности приходилось на долю долго живущих радионуклидов: стронция — 90 и цезия — 137.
Существенно ухудшил экологическую обстановку произошедший 29 сентября 1957 г. взрыв емкости с высокоактивными отходами. В результате взрыва отходы радиоактивностью около 2 млн Ки, подхваченные сильным юго-западным ветром, были рассеяны на площади до 23 тыс. км2. Загрязненная часть территории Челябинской, Свердловской и Тюменской областей позднее получила общее название Восточно-Уральский радиоактивный след (ВУРС).
Третьим этапом, повлиявшим на радиационную обстановку, был вынос и рассеивание донных отложений озера Карачай. Данное озеро с 1951 г. использовалось в качестве хранилища радиоактивных отходов. В маловодные 1962-1966 гг. уровень воды в озере сильно понизился, и оголилось 5 га озерного дна. Ветром с оголившегося участка начало сдувать донные отложения, вместе с которыми на площади 1,8 тыс. км2 было рассеяно около 600 тыс. Ки активных радионуклидов. Площадь разноса практически совпала, точнее наложилась, на площадь ВУРС.
Насаждения являются своеобразным природным комплексом, в котором первичное распределение и последующая миграция радионуклидов имеет свою специфику. Они обладают способностью прочно удерживать радионуклиды, предотвращая тем самым их вынос за пределы загрязненных территорий. Оказывая большое влияние на миграцию радионуклидов, лесные насаждения выполняют функции защиты окружающей территории от вторичного радиоактивного загрязнения. Последнее определяет актуальность исследований роста искусственных лесных насаждений на территориях, подверженных радиационному загрязнению.
Целью наших исследований являлось установление основных таксационных показателей 15-летних искусственных сосновых насаждений, произрастающих в различных зонах радиоактивного загрязнения, а также видового состава и надземной фитомассы нижних ярусов растительности.
Цель и методика исследований.
В соответствии с целью исследований программа работ включала закладку постоянных пробных площадей (111111), изучение основных таксационных показателей искусственных 15-летних сосновых древостоев, произрастающих в условиях различного уровня радиационного загрязнения, определение видового состава и надземной фитомассы нижних ярусов растительности.
ППП закладывались в искусственных сосновых насаждениях 1997 г. посадки. Тип леса насаждений всех ППП сосняк разнотравно-липняковый. При закладке ППП учитывались требования действующих нормативных документов и рекомендаций [1, 4, 5].
Для установления видового состава и надземной фитомассы ЖНП и других нижних ярусов растительности на каждой ППП закладывалось по 20 учетных площадок размером 0,5 х 0,5 м, согласно общепринятым рекомендациям [1, 2]. На учетных площадках срезался ЖНП на уровне поверхности почвы во второй половине июля, а затем разбирался по видам [1] и взвешивался. Для установления влажности каждого вида в пределах ППП отбиралась навеска, которая высушивалась при температуре 105 °С до постоянной массы. Затем производился перерасчет с установлением надземной фитомассы каждого вида в абсолютно сухом состоянии на 1 га.
При сравнении соответствия видового состава ЖНП между ППП, заложенными в различных зонах загрязнения радионуклидами, использовался наиболее простой и часто применяемый коэффициент Жаккара: а
I =
а + Ь + с
где а — количество общих видов растений;
Ь — количество растений, имеющихся только в первом растительном сообществе;
с — количество растений, имеющихся только во втором растительном сообществе.
Степень общности, на основе коэффициента Жак-кара, определялась по данным табл. 1.
Результаты исследований.
В процессе исследований было заложено четыре ППП в 15-летних искусственных сосновых насаждениях, произрастающих в четырех зонах по интенсивности радиационного загрязнения. ППП-1 представляет собой контроль. Здесь загрязнение не превышает 0,14 Ки/км2. ППП-2 заложена в зоне слабого загрязнения (I), которая охватывает участки с радиацией от 0,15 до 0,99 Ки/км2. Зона среднего загрязнения (II) с интенсивностью (плотностью) загрязнения 1-2,99 Ки/км2 представлена ППП-3 и зона сильного загрязнения (III) с плотностью более 3 Ки/км2 представлена ППП-4.
Анализ выращивания искусственных сосновых насаждений на ППП показал, что уровень (плотность) загрязнения радионуклидами, в частности стронцием 90 (9^г) оказывает существенное влияние на сохранность лесных культур при одинаковой технологии создания последних [6, 7]. Так, в зоне загрязнения плотностью 0,15-0,99 Ки/км2, сохранность лесных культур на третий и пятый годы после посадки была на 5,6 и 14,2 % выше таковой на контроле. Последнее позволило перевести лесные культуры в покрытую лесом площадь в 2005 г. одновременно на ППП-1 и ППП-2.
В зоне загрязнения (II) — 2,99 Ки/км2 (ППП-3) сохранность лесных культур на третий год после посадки оказалась ниже, чем на контроле на 34,6 %, а на пятый — на 13,2 %. Данное обстоятельство вы-
Таблица1
Показатели коэффициентов Жаккара для разных степеней общности [1
Степень общности Коэффициент Жаккара
Нет соответствия Менее 0,2
Малое соответствие 0,21-0,65
Большое соответствие 0,66-0,95
Полное соответствие 1
Аграрный вестник Урала № 8 (126), 2014 г. - <
Лесное хозяйство т
Таблица 2
Таксационная характеристика древостоев постоянных пробных площадей
№ ШШ Зона загрязнения Степень загрязнения, Ки/км2 Состав Средние Сумма площадей сечений, м2/га Полнота Запас, м3/га
высота, м диаметр, см
1 Контроль 0-0,14 10С 7,2 7,7 19,8 0,83 82
ед Б 8,6 6,0
ед Е 1,2 0,8
2 I 0,15-0,99 10С 6,5 7,2 20,3 0,91 75
3 II 1,0-2,99 10С 6,2 8,1 10,2 0,46 37
4 III 3,0 и более 8С 5,6 6,5 8,5 0,43 32
2Е 2,9 2,9
ед Б 3,9 3,3
Таблица 3
Количество видов и надземная фитомасса ЖНП в абсолютно сухом состоянии по зонам загрязнения
№ 1111П Зона загрязнения Количество видов, шт. Надземная В т. ч. злаки
фитомасса, кг/га кг/га %
1 Контроль 15 141,3 23,9 16,9
2 I 6 40,0 16,7 41,8
3 II 12 726,6 260,1 35,8
4 III 14 320,3 76,7 23,9
звало необходимость дополнения лесных культур и в 2001 и 2002 гг. было дополнительно высажено на ППП-3 2,7 и 2,6 тыс. шт./га сеянцев 2-летнего возраста. Если учесть, что исходная густота посадки составляла 7,5 тыс. шт./га, а общая с учетом дополнения 12,80 тыс. шт./га, то на момент исследований отпад составил 70 %, чем и объясняется тот факт, что участок не переведен в покрытую лесом площадь.
В зоне сильного загрязнения (III) сохранность лесных культур на третий и пятый год после посадки также оказалась значительно ниже, чем на контроле, что потребовало проведения дополнения лесных культур в 2000 и 2001 гг. по 3,0 тыс. шт./га (в том числе ели 500 шт./га) и 2,7 тыс. шт./га, соответственно. При исходной густоте посадки 6,5 тыс. шт./га общий отпад к моменту исследований составил 88 %. В результате сформировалось насаждение 8С2Е, что позволило в 2005 г. перевести участок в покрытую лесом площадь. Особо следует отметить, что ель в условиях сильного загрязнения радионуклидами оказалась более устойчивой, чем сосна. Однако данный факт требует проверки на большем объеме экспериментальных данных.
Данные об основных таксационных показателях древостоев ППП приведены в табл. 2.
Материалы табл. 2 свидетельствуют, что запас искусственных сосновых древостоев в зоне сильного загрязнения (3 и более Ки/км2) в 2,6 раза меньше такового в насаждениях аналогичного возраста на контроле.
Спустя 15 лет после посадки на контроле и в зоне слабого загрязнения сформировались высокополнот-ные искусственные молодняки, в то время как в зонах среднего и сильного загрязнения относительная полнота древостоев не достигает 0,5.
Из-за высокой конкуренции со стороны ЖНП, а в последние годы и сформировавшегося соснового древостоя, на всех ППП отсутствует подрост и подлесок. В то же время указанный ранее тип леса свидетельствует о высоком потенциальном плодородии почвы. Логично предположить, что на участках
должен быть хорошо развит ЖНП. Поскольку последний представляет собой очень важный структурный и энергетический компонент лесных насаждений и играет большую роль в процессах обмена веществ и энергии [3], нами был изучен видовой состав и надземная фитомасса ЖНП на ППП.
Исследования показали, что под пологом 15-летних искусственных сосновых насаждений насчитывается до 15 видов ЖНП (табл. 3).
Материалы табл. 3 свидетельствуют, что общая надземная фитомасса ЖНП варьирует в очень широком диапазоне от 40,0 до 726,6 кг/га. Однако, на наш взгляд, показатели надземной фитомассы ЖНП зависят, прежде всего, не от плотности загрязнения, а от сомкнутости древесного полога. Так, в частности, минимальной надземной фитомассой ЖНП характеризуется ППП-2 (зона слабого загрязнения), которая, в свою очередь, характеризуется и наибольшей полнотой древостоя.
Ряд видов ЖНП, таких как подмаренник северный (Galium boreale L.) и овсяница овечья (Festuca ovina L.), встречаются на всех ППП. Из 24 видов ЖНП, встречающихся на ППП, большинство встречается только на одной из пробных площадей. Максимальное количество видов зафиксировано на контрольной пробной площади. Показатели коэффициента Жаккара (0,31-0,42) свидетельствуют о малом соответствии видов ЖНП на контрольной и загрязненных радионуклидами пробных площадях.
Особо следует отметить, что для всех ППП, загрязненных радионуклидами, характерно наличие высокой доли злаков в ЖНП. Если на контрольной ППП доля злаков не превышает 16,9 % (табл. 3), то на ППП, подвергнутых радиоактивному загрязнению, она варьируется от 23,9 до 41,8 %. Последнее, на наш взгляд, можно объяснить большей устойчивостью злаков к загрязнению радионуклидами.
Выводы.
1. Загрязнение территории радионуклидами в дозе 0,15-0,99 Ки/км2 не оказывает отрицательного влияния на приживаемость и сохранность культур сосны
www.avu.usaca.ru
» - Аграрный вестник Урала № 8 (126), 2014 г. - « JJJ^Tl >
Лесное хозяйство
обыкновенной. При увеличении плотности загрязне- 3. Увеличение плотности загрязнения более 1 Ки/км2 ния проявляется обратная закономерность. приводит к резкому снижению полноты и запаса 15-лет-
2. Ель сибирская проявляет большую устойчи- них искусственных сосновых насаждений. вость к радиоактивному загрязнению по сравнению 4. В связи с сильной загрязненностью территории с сосной обыкновенной в молодом возрасте. Однако ВУРС радионуклидами и опасностью этого вида заданный вывод требует дополнительной проверки. грязнения для населения необходимо продолжение
исследований роста насаждений на загрязненных территориях.
Литература
1. Залесов С. В., Зотеева Е. А., Магасумова А. Г., Швалева Н. П. Основы фитомониторинга : учеб. пособие. Екатеринбург : Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2007. 76 с.
2. Куликов П. В. Определитель сосудистых растений Челябинской области. Екатеринбург : УрО РАН, 2010. 971 с.
3. Луганский Н. А., Залесов С. В., Луганский В. Н. Лесоведение : учеб. пособие. Екатеринбург : Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2010. 432 с.
4. ОСТ 56-69-83. Площади пробные лесоустроительные. Метод закладки. М., 1983. 60 с.
5. Технические указания по выполнению съемочно-геодезических и подготовительных работ. Горький, 1988. 40 с.
6. Ужгин Ю. В., Залесов С. В. Сохранность и рост лесных культур сосны обыкновенной в районе Восточно-Уральского радиоактивного следа // Актуальные вопросы сохранения биоразнообразия и ведения лесного хозяйства. Щучинск : КАТУ им. С. Сейфуллина, 2012. С. 221-223.
7. Ужгин Ю. В., Залесов С. В., Крюк В. И. Формирование искусственных насаждений в районе Восточно-Уральского радиоактивного следа // Аграрный вестник Урала. 2012. № 10 (102). С. 44-46.
References
1. Zalesov S. V., Zoteeva E. A., Magasumova A. G., Shvaleva N. P. Basics of phytomonitoring : training manual. Ekaterinburg : Ural state forestry engineering university, 2007. 76 p.
2. Kulikov P. V. Determinant of the vascular plants of the Chelyabinsk region. Ekaterinburg : UrB RAS, 2010. 971 p.
3. Luganskiy N. A., Zalesov S. V, Luganskiy V N. Forestry : textbook. Ekaterinburg : Ural state forestry engineering university, 2010. 432 p.
4. OST 56-69-83. Square test forest management. Method bookmarks. M., 1983. 60 p.
5. Technical instructions for performing the shooting-geodetic and had more work. Gorkiy, 1988. 40 p.
6. Uzhgin J. V., Zalesov S. V. Preservation and growth of plantations of pines in the district of East-Ural radioactive trace // Actual problems of co-store of biodiversity and forest management. Shuchinsk : KATHU, 2012. P. 221-223.
7. Uzgin Y. V, Zalesov S. V., Kiyuk V. I. Formation of artificial between the stands of the East-Ural radioactive trace // Agrarian bulletin of the Urals. 2012. № 10 (102). P. 44-46.
