CC BY
70
Анализ приростов стволовой древесины тополя бальзамического (Рориіив Ьаіватїївга L.) на территории промышленных центров в Республике Башкортостан
И.Ф. Бакиев, аспирант,
А.А. Кулагин, д.б.н., профессор, Башкирский ГПУ
В условиях современного мира особую актуальность приобретают прикладные исследования, касающиеся оценки природных ресурсов и их рационального использования. Древесная растительность является объектом интенсивного использования человеком на протяжении многовековой истории его развития. Особую ценность при этом приобретают наиболее устойчивые к различным химическим, механическим и другим воздействиям древесные материалы. Необходимо отметить, что именно этими качествами и характеризуется тополь бальзамический. Кроме того, данный вид отличается быстрым ростом, декоративностью, высокой устойчивостью к действию различных экологических факторов и малотребовательностью к условиям произрастания. Все эти качества тополя обусловили достаточно интенсивное использование данного вида в защитном озеленении промышленных территорий [1—4, 6].
Материалы и методы исследований. В лесных насаждениях по общепринятым методикам (Сукачёв, 1966) закладывались пробные площади. На каждой пробной площади производили перечёт деревьев, определяли диаметр и высоту отдельных деревьев. Пробные площади, на территории которых проводили исследования, распределены в пределах башкирского Предуралья и Зауралья (рис.).
Прирост стволовой древесины — важнейшая лесобиологическая и экологическая характеристика древесных растений. Толщина годичных колец может служить интегративным показателем, позволяющим оценить состояние дерева и степень влияния на его развитие комплекса экологических факторов. Изучение прироста стволовой древесины осуществляли с помощью приростных буравов Mora (Швеция) и Suonto (Финляндия). Результаты обработки древесных кернов не менее чем с 20 деревьев усредняли для оценки ростовых процессов и накопления биомассы растением.
Фактический материал отбирали на протяжении пяти лет — с 2005 по 2010 гг. На протяжении всего срока исследования проводили по единой схеме — определяли сезонную динамику всех представленных процессов и явлений. Все измерения проводились не менее чем в 30 повтор-
ностях. Математическую обработку полученных данных производили с помощью статистического пакета Microsoft Excel 2000. Получены средние арифметические данные и ошибки среднего значения за все годы исследований [5].
Результаты исследований и их анализ. Ежегодное накопление биомассы растениями характеризует взаимодействие организма с окружающей средой, при этом достаточно сложно составить целостную картину развития организма в различных лесорастительных условиях (ЛРУ) в течение всего периода индивидуального развития. Исследования приростов древесины во многом способствуют пониманию состояния растений при действии большого спектра экологических факторов. Нами были проведены исследования по характеристике приростов стволовой древесины тополя бальзамического при развитии в различных типах ЛРУ.
Установлено, что толщина коры у растений тополя при произрастании в условиях аэротехно-генного загрязнения Уфимского промышленного центра составляет 4,6 мм. В течение последних десяти лет приросты стволовой древесины сохраняются на постоянном уровне (около 2,0 мм). Необходимо отметить, что, анализируя данный показатель, мы можем говорить о стабилизации накопления многолетними частями растений биомассы после 40 лет жизни в условиях техногенеза. Также выявляют тот факт, что, на фоне высоких показателей приростов стволовой древесины, в последние годы тополя находятся в ослабленном состоянии, что подтверждается наличием сердцевинной гнили у всех исследуемых растений.
Показано, что толщина коры у растений тополя при произрастании в условиях полиметаллического аэротехногенного загрязнения Стерлитамакского промышленного центра составляет 5 мм. Достаточно высокий показатель толщины коры деревьев обусловлен необходимостью ограничения проникновения и негативного воздействия промышленных эксгалатов на растения. Установлено, что в течение последних десяти лет приросты стволовой древесины сохраняются на постоянном уровне (около 2,5 мм). Необходимо отметить, что данный показатель является высоким по сравнению с данными других экотопов. Таким образом, можно говорить о стабилизации накопления многолетними частями растений биомассы после 40 лет жизни в жёстких условиях техногенеза. В период с 1990
Рис. - Карта-схема Республики Башкортостан с нанесением районов проведения научно-исследовательских работ:
1 - Уфимский промышленный центр; 2 - Стерлитамакский промышленный центр; 3 - отвалы Кумертауского буроугольного разреза; 4 - отвалы Сибайского филиала Учалинского ГОК; 5 - отвалы Учалинского горно-обогатительного комбината; 6 - отвалы Белорецкого металлургического комбината; 7 - г. Янаул; 8 - г. Нефтекамск; 9 - г. Агидель
по 1994 гг. приросты стволовой древесины не превышали 2 мм. При этом значения приростов в период 1980—1989 гг. достоверно не отличались от тех показателей, которые были установлены на современном этапе онтогенеза растений. На протяжении первых 20 лет жизни (1955—1974 гг.) в условиях Стерлитамакского промышленного центра величина приростов стволовой древесины тополя бальзамического составляла около 1,5 мм. После относительно продолжительного периода стагнации нами обнаружено значительное увеличение показателей приростов стволовой древесины в период с 1975 по 1979 гг. — до значения 1,86 мм. Необходимо отметить тот факт, что несмотря на высокие показатели приростов стволовой древесины в последние годы тополя находятся в ослабленном состоянии. Это подтверждается наличием сердцевинной гнили у всех исследуемых растений.
Растения тополя бальзамического вместе с другими исследуемыми древесными породами
были высажены на территории отвалов КБР после окончания их отсыпки около 25 лет назад. За это время тополя не сформировали полноценных насаждений по ряду причин, основной из которых стала неспособность молодых растений противостоять засолению. Тем не менее, некоторые из растений вегетируют, и мы провели работы по характеристике приростов стволовой древесины. Показано, что на протяжении онтогенеза отмечаются резкие скачкообразные изменения величины приростов стволовой древесины — от 2,3 (1991 г.) до 0,5 мм (2002 г.), толщина коры составляет 2,7 мм. Характеризуя прирост стволовой древесины тополя бальзамического, необходимо отметить, что в первые пять лет жизни после посадки растения постоянно наращивали биомассу, однако в следующий период наблюдалось значительное снижение данного показателя. Резкое увеличение прироста стволовой древесины в 1991 г. сменилось двухлетним снижением накопления биомассы
ствола. Скачкообразные изменения величины приростов стволовой древесины продолжались вплоть до 2002 г., после которого нами зафиксирована некоторая стабилизация с тенденцией к незначительному увеличению показателей приростов стволовой древесины. Низкие показатели приростов усугубляются наличием сердцевинной гнили у всех исследованных нами растений.
Необходимо отметить, что при самозарас-тании отвалов СФ УГОК древесная растительность сталкивается с рядом проблем, основной из которых является отсутствие подготовленного травянистыми растениями грунта для развития. Основной особенностью зарастания данных отвалов является то, что в первую очередь здесь поселяются древесные растения и уже потом под полог на перегнивающий листовой опад начинают «приходить» травянистые растения и кустарники. Бриофлора и лихенофлора на отвалах СФ УГОК в настоящее время отсутствуют. Древесные растения, выступая первопроходцами, вынуждены принимать на себя основной «токсический удар» со стороны отвальных грунтов. Понятно, что такая ситуация негативно сказывается на увеличении биомассы растениями, в том числе и на величине приростов стволовой древесины. С момента поселения в течение 25 лет у растений тополя бальзамического наблюдается незначительное снижение показателей приростов стволовой древесины — с 1,7 мм в 1960—1964 гг. до 1 мм в 1980—1984 гг. Затем был зафиксирован незначительный, но постоянный рост показателей приростов стволовой древесины, который на современном этапе составляет 2 мм. Толщина коры при этом составляет 6,5 мм. Стабилизация ситуации с накоплением биомассы многолетних органов тополя в значительной степени усугубляется наличием сердцевинной гнили у подавляющего большинства (более 90%) деревьев.
Формирование флороценотических комплексов на отвалах УГОК идёт по схеме, представленной для отвалов СФ УГОК. Зональная древесная растительность выступает пионерной при поселении на отвалах. Тополь бальзамический не является элементом зональной растительности, однако его количество в г. Учалы и на прилегающей к отвалам территории столь значительно (в основном в виде полезащитных и придорожных лесополос), что данный вид может рассматриваться вместе с сосной и берёзой как один из основных видов авангардной растительности при самозарастании отвалов. Возраст растений тополя, произрастающих на отвалах УГОК, не превышает 12 лет. Несмотря на сложные ЛРУ прирост стволовой древесины тополей остаётся на довольно высоком уровне. Так, в первые годы после поселения величина приростов составила 0,8—1,5 мм (1994—1999 гг.).
Затем показатели приростов резко увеличиваются, приближаясь к 3 мм (2001 г.), и снижаются до показателей 1,5 мм к 2004 г. В 2005 г. величина приростов стволовой древесины у растений тополя бальзамического при произрастании на отвалах УГОК составила 1,7 мм, что соответствует уровню 2002 г.
Количество тополя бальзамического в промышленной зоне г. Янаул и на прилегающей к отвалам территории столь значительно (в основном в виде полезащитных и придорожных лесополос), что данный вид может рассматриваться как один из основных видов растительности при самозарастании в пределах промзоны. Возраст растений тополя, произрастающих на исследуемой територии, не превышает 18 лет. Несмотря на сложные ЛРУ прирост стволовой древесины тополей остаётся на довольно высоком уровне. Так, в первые годы после поселения величина приростов составила 0,8—1,5 мм (1994—1999 гг.). Затем показатели приростов резко увеличиваются, приближаясь к 3 мм (2001 г.), и снижаются до показателей 1,5 мм к 2004 г.
На протяжении онтогенеза отмечаются скачкообразные изменения величины приростов стволовой древесины — от 2,3 (1994 г.) до 0,5 мм (2002 г.), толщина коры составляет 2,7 мм. Характеризуя прирост стволовой древесины тополя бальзамического, необходимо отметить, что в период 1999—2001 гг. растения постоянно наращивали биомассу, однако в следующий период наблюдалось значительное снижение данного показателя. Толщина коры у растений тополя при произрастании в условиях техногенного загрязнения г. Агидель составляет 2,9 мм. Необходимо отметить, что в данном случае мы не наблюдаем развития сердцевинной гнили у деревьев, что характерно для насаждений примерно такого же возраста промышленных отвалов гг. Учалы и Белорецка.
Вывод. Ответные реакции растений тополя бальзамического при произрастании в экстремальных лесорастительных условиях, проявляющиеся в изменениях морфологических показателей, являются адекватной реакцией растений на стресс и могут быть отнесены к категории адаптивных ответных реакций, необходимых для выживания растений.
Литература
1. Биоиндикация: теория, методы, приложения / под ред. Г.С. Розенберга. Тольятти: Изд-во ИЭВБ РАН, 1994. 266 с.
2. Гудериан Р. Загрязнение воздушной среды. М.: Мир, 1979. 200 с.
3. Илькун Г.М. Загрязнители атмосферы и растения. Киев: Наукова думка, 1978. 246 с.
4. Кулагин А.А., Шагиева Ю.А. Древесные растения и биологическая консервация промышленных загрязнителей. М.: Наука, 2005. 190 с.
5. Плохинский Н.А. Биометрия. М.: Изд-во МГУ, 1970. 367 с.
6. Hoffman G., Gronlberg H. Filter-Waldsterben-eine waldbau-liche Moglichreit zur Minderung der Fremdstoffeintrage in Bestande und Waldgebiete // Forstwirtschaft. 1990. Bd. 40. № 4. S. 110-112.
