CC BY
55
ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
ким процентом доброкачественности; аронии, ирги - жизнеспособности (более 70 %) (табл. 2).
В результате острого дефицита тепла в вегетационный период, других неблагоприятных факторов семена растений бузины, ели колючей, кизильника, липы, лиственницы Сукачева имеют плохое качество.
По качеству семян вся арборифлора подразделена на 5 групп [4]:
1- я группа - высокие показатели качества (80-100 %): арония, дерен, калина, карагана, розы, рябина, тополь, черемуха, смородина;
2- я группа - хорошие (79-60 %): боярышник, жимолость, ирга, сирень;
3- я группа - средние (59-40 %): ольха, кизильник, липа;
4- я группа - низкие (39-20 %): береза;
5- я группа - очень низкие (19 % и менее): бузина, ель колючая, лиственница.
Балл плодоношения также имеет значение при введении новых видов в северные города (табл. 3). В Северодвинске и Архангельске плодоношение по интенсивности в большинстве случаев не уступает более южному району интродукции - Москве. Однако следует отметить, что обилие шишек в некоторых случаях является признаком ослабления хвойных пород [9].
Таким образом, важнейшим критерием оценки успешности интродукции древесных растений является вступление их в новом районе в генеративную фазу развития с формированием полноценных всхожих семян. Большинс-
тво экзотов в городских условиях на Севере успешно адаптировались, и их репродуктивные свойства позволяют давать потомство в новых условиях.
Исследования выполнены при поддержке гранта Министерства образования и науки ведомственной программы «Развитие научного потенциала высшей школы».
Библиографический список
1. Арестова, Е.А. Интродукция Биоты восточной и Туи западной в г. Саратове / Е.А. Арестова // Плодоводство, семеноводство, интродукция древесных растений: Материалы VI Международной научной конференции.
- Красноярск: СибГТУ, 2003. - С. 7-9.
2. Бобореко, Е.З. Боярышник / Е.З. Бобореко. - Минск, 1974. - С. 148-168.
3. Дроздов, И.И. Лесная интродукция / И.И. Дроздов, Ю.И. Дроздов. - М.: МГУЛ, 2003. - 135 с.
4. Искусственное лесовосстановление и интродукция на Европейском Севере / под общ. ред. Н.А. Бабича. - Архангельск, 1998. - 184 с.
5. Малаховец, П.М. Фенологические наблюдения за сезонным развитием деревьев и кустарников / П.М. Малаховец, В.А. Тисова. - Архангельск: Изд-во АГТУ, 1999. - 48 с.
6. Некрасов, В.И. Основы семеноведения древесных растений при интродукции / В.И. Некрасов. - М.: Наука, 1973. - 120 с.
7. Орлов, Ф.Б. Некоторые вопросы акклиматизации и интродукции деревьев и кустарников в условиях Севера / Ф.Б. Орлов, В.П. Тарабрин, П.М. Малаховец // Труды АЛТИ. - Архангельск, 1969. - Вып. 21. - С. 24-29.
8. Остроченко, М.М. Северодвинск - город корабелов. Исторический очерк / М.М. Остроченко, А.М. Остроченко.
- Северодвинск: Изд-во «Северная неделя», 1997. - 60 с.
9. Шабнов, В.М. Влияние транспортных магистралей на состояние посадок лиственницы европейской / В.М. Шабнов // Лесное хозяйство. - 2003. - № 6. - С. 30-31.
БИОКОНСЕРВАЦИЯ МЕТАЛЛОВ В НАДЗЕМНЫХ ОРГАНАХ ТОПОЛЯ БАЛЬЗАМИЧЕСКОГО В УСЛОВИЯХ ПРОМЫШЛЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ
РХ. ГИНИЯТУЛЛИН, ст. науч. сотр. Института биологии УНЦ РАН, канд. биол. наук
Как известно, большое отрицательное воздействие на окружающую среду оказывают промышленные предприятия, причем их воздействие может распространяться на десятки километров от источников загрязнения [2]. Для улучшения состояния окружающей среды при создании зеленых санитарно-защитных зон используется довольно большой ассортимент древесных пород, среди которых тополь бальзамический [9, 10].
Тополь бальзамический (Populus
balzamifera) характеризуется хорошим ростом, обладает высокой устойчивостью к различным
загрязнителям, является перспективным для интродукции в условиях промышленной среды [5, 11]. Данный вид широко используется в создании защитных лесонасаждений на территории крупных промышленных центров Предуралья. В связи с этим существует необходимость изучить динамику накопления металлов в надземных органах тополя бальзамического в условиях техногенного загрязнения и дать оценку влияния техногенеза на состояние лесных насаждений.
Цель данной работы - показать особенность накопления металлов в листьях и ветвях
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2007
53
ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
тополя бальзамического в верхней, средней, нижней частях кроны, а также в подстилке и почве в условиях промышленного загрязнения на территории Предуралья.
Объектами исследования служат культуры тополя в возрасте 42 лет, (год закладки насаждений 1963), имеющие сдедние показатели: диаметр - 22 см, высота 24 м. Соотношение деревьев характеризуется следующим образом: здоровые
- 5 %, ослабленные - 59 %, сильно ослабленные
- 1 %, сухие - 5 %; жизненное состояние древостоя - ослабоенное (67 %).
Насаждения тополя бальзамического находятся в пределах санитарно-защитной зоны (Стерлитамакского промышленного узла Стер-литамакский промышленный центр Республики Башкортостан). Данная территория характеризуется высоким уровнем загрязнения: валовые выбросы вредных веществ в атмосферу составляют
97,2 тыс. т в год [3]. В непосредственной близости находятся предприятия химической промышленности АО «Сода», ЗАО «Каустик», Стерли-тамакская ТЭЦ. Необходимо отметить, что по данным лесоустройства 2005 г. в составе лесных насаждений Стерлитамакского лесхоза насаждения тополя бальзамического составляют 1894 га, т.е. 7 % от лесопокрытий площади. Пробная площадь размером 18*50 м, на которой проводились исследования, расположена на выровненном участке, размещение деревьев в рядах через 1 м, расстояние между рядами 2 м. Подрост - клен ясенелистный (Acer negundo L.), черемуха обыкновенная (Padus racemosa L.), рябина обыкновенная (Sorbus aucuparia L.), смородина черная (Ribis negrum L.). Покрытие травостоя - 10 %. Листья и ветви тополя отбирали с 15 деревьев из верхней, средней, нижней части кроны, обращенной к источнику загрязнения. Заложение и описание пробной площади (ПП) проводилось в соответствии с общепринятыми методиками.
При исследовании насаждения для каждого экземпляра тополя бальзамического ПП оценивались: густота кроны, наличие на стволе мертвых сучьев, степень поражения листьев (хлорозы, некрозы, повреждения насекомыми, скручивание).
Относительное жизненное состояние всего насаждения определялось по формуле L = (100 N + 70 N + 40 N + 5 N ) / N, где Ln - показатель ОЖС насаждения, вычисленный по количеству деревьев, %;
N1 - количество здоровых деревьев, шт.;
N2 - количество ослабленных деревьев, шт;
N3 - количество сильно ослабленных деревьев, шт;
N4 - количество сухих деревьев, шт;
N - общее количество деревьев, шт.
100; 70; 40; 5 - коэффициенты, выражающие в процентах состояние соответственно здоровых, ослабленных, сильноослабленных и отмирающих деревьев.
При показателе относительного жизненного состояния 100-80 % насаждение характеризуется как здоровое, при 79-50 % - ослабленное, при 49-70 % - сильно ослабленное, при 19 % и ниже - полностью разрушенное [1]. В целом жизненное состояние исследованного насаждения тополя бальзамического в Стерлитамакском промышленном центре может быть оценено как «ослабленное».
Основным диагностическим признаком ухудшения жизненного состояния насаждений тополя бальзамического является слаборазвитая крона (поражение хлорозом, некрозом 30-40 % площади листьев). Кроме поражения фитопатогенами отмечено наличие морозобойных трещин.
Содержание металлов в листьях, ветвях, почве и подстилке определялось методом атомноабсорбционного анализа (АА). Содержание металлов рассчитывалось в мг/кг воздушно-сухого вещества.
Сравнительный анализ содержания и характера распределения металлов в кронах, стволах, почвах и подстилке показал следующее.
Содержание некоторых металлов в подстилке значительно превосходит их содержание в почве. Так, количество Fe, Cu, Zn, Pb в подстилке в 1,6-2 раза больше чем в почве.
Содержание Mn, Sr в почве значительно выше, чем в подстилке. Как известно, тяжелые металлы, поступая в почву, могут концентрироваться в приповерхностном слое 0-10 (20) см, где они присутствуют в форме обменных ионов, входят в состав гумусовых веществ, карбонатов, оксидов, алюминия, железа и марганца [4-7]. Среднее содержание металлов в приповрехностном слое почвы 0-20 см составляет Mn - 1300 мг/кг, Sr - 19 мг/кг (табл. 1).
В процессе жизнедеятельности лесные сообщества перерабатывают большой объем воздуха - 500 тыс. м3 на 1 га площади леса, который очищается от примесей, если концентрация и доза загрязнителей не являются губительными для данных растений [1].
54
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2007
ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
Таблица 1
Среднее содержание металлов в подстилке и почве в условиях Стерлитамакского промышленного центра
Образец Содержание металлов, мг/кг воздушно-сухой массы
Ca Mn Fe Cu Sr Zn Cd
Подстилье 14800 587 17000 26,8 отс. 124 0,94
Почва (4-20 см) 7000 1300 15000 25,9 19 78 0,56
Таблица 2
Среднее содержание металлов в органах тополя бальзамического в условиях Стерлитамакского промышленного центра
Образец Возд.-сух. Содержание металлов, мг/кг воздушно-сухой массы
массы Ca Mn Fe Cu Zn Sr Cd
Верхняя 9,010 38610 26 110 32,1 105 163 0,55
Листья Средняя 2,200 46810 29 146 291 103 184 0,88
Нижняя 0, 750 56000 128 440 26 155 69 1,1
Верхняя 12,190 65920 108 364 42,7 355 148 0,52
Ветви Средняя 2920 80880 226 650 68 275 435 105
Нижняя 1050 49190 298 151,0 75,9 297 19 1,11
Листья среднего дерева - 11,960 141420 183 696 349,1 363 416 2,53
Ветви среднего дерева - 16,160 195990 632 2524 186,6 927 602 106,63
В теплое время года очистка воздуха от загрязнителей в приземном слое осуществляется с большей интенсивностью, чем в холодный период [8].
Нами был отмечен феномен биологической консервации металлов тополем бальзамическим в условиях промышленного загрязнения и рассчитано количество металлов, накапливаемых в древесных насаждениях за вегетационный период. В среднем дерево тополя бальзамического (возраст 42 года) в условиях Стерлитамакского промышленного центра формирует, в пересчете на сухую массу, 16,160 кг ветвей и 11,960 кг листьев. При этом 9,010 кг листьев приходится на верхнюю часть кроны, на среднюю - 2,200 кг, а на нижнюю - 0,750 кг (табл. 2).
Содержание металлов в образцах, взятых на различной высоте кроны и ствола, может отличаться в значительной степени.
На основании полученных результатов установлено, что Ca, Mn, Fe, Zn, Cd содержатся в листьях верхней, средней части кроны. В листьях нижней части кроны содержание Ca в 1,4 раза, Mn в - 4,9 раза, Fe - в 1,4 раза, Cd в 2 раза больше, чем в верхней части кроны. Распределение металлов (Ca, Mn, Fe, Zn, Cd) по кроне дерева имеет тенденцию к увеличению сверху вниз.
На основании полученных результатов можно сделать выводы, что в условиях Стерли-тамакского промышленного центра на 1 га насаждения бальзамического в среднем формируется
9 089 кг сухой массы листьев и 12 281 кг сухой массы ветвей. Отсюда следует, что на 1 га лесных насаждений тополь бальзамический способен накапливать в листьях в течение вегетационного сезона в условиях промышленного загрязнения Ca - 44,71 кг, Mn - 4,45 кг, Fe - 15,08 кг, Cu - 3,354 кг, Zn - 11,08 кг, Sr - 34,792 кг, Cd - 0,1129 кг.
Выполненные расчеты показывают, что в целом насаждения тополя бальзамического способны депонировать до 290 кг кальция, 55 кг марганца, 186,26 кг железа, 21,81 кг меди, 211,234 кг цинка, 100,325 кг стронция, 347 кг кадмия.
Проведенные исследования позволили установить, что жизненное состояние насаждений тополя бальзамического в Стерлитамакском промышленном центре в целом характеризуется как «ослабленное», но несмотря на ослабленность его насаждения вносят большой вклад в ограничение распространения загрязнителей в окружающей среде.
Библиографический список
1. Алексеев, В.А. Лесные экосистемы и атмосферное загрязнение / В.А. Алексеев, Л.С. Дожинжер // Лесоведение. - 1981. - № 5. -С. 64-71.
2. Алексеев, Ю.В.Тяжелые металлы в почвах и растениях / Ю.В. Алексеев. - Л.: Агропромиздат, 1987. - 142 с.
3. Государственный доклад о состоянии окружающей среды Республики Башкортостан в 2002 г. - Уфа, 2003. - 301 с.
4. Горбатова, В. О выборе экстрагента для вытеснения из почв обменных катионов металлов / В. Горбатова, И.Г. Зырин // Вестник МГУ Сер. 17. Почвоведение. - 1987. - № 2 - С. 22-26.
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2007
55
