Научная статья на тему 'Изменчивость морфологических показателей хвои сосны обыкновенной в условиях аэротехногенного загрязнения'

Изменчивость морфологических показателей хвои сосны обыкновенной в условиях аэротехногенного загрязнения Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
881
145
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ХЛОРОЗЫ / НЕКРОЗЫ / ДЕФОЛИАЦИЯ / АЭРОТЕХНОГЕННЫЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ / PINUS SYLVESTRIS L

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Колясникова Н. Л., Садакова К. А.

Изучены морфологические показатели хвои сосны обыкновенной Pinus sylvestris L, произрастающей в условиях аэротехногенного загрязнения г. Перми, в пригороде Полазны и в Красновишерском районе (фоновый участок). В каждом районе исследования отбирали 10 визуально здоровых деревьев в возрасте 50-60 лет, произрастающих в сосняке-зеленомошнике. Побеги сосны собирали с высоты 3-4 метра с северной, северо-восточной стороны всех исследуемых деревьев на всех площадках. С каждого растения изучено по 10 вегетативных и генеративных побегов. Проведен анализ приростов в длину веток сосны последних четырех лет жизни. Установлено влияние аэротехногенного загрязнения на величину прироста хвои у сосны обыкновенной, наблюдается достоверное, по отношению к контролю, снижение темпов роста побегов. Дана оценка состояния хвои с деревьев импактной зоны и в контроле. Наблюдаются краевые и верхушечные некротические пятна на исследованной хвое сосны обыкновенной. Выявлено возрастание процента хлорозов и некрозов хвои деревьев, произрастающих в г. Перми. Также отмечено увеличение процента хлорозов с возрастом хвои. В импактной зоне осыпаемость трехлетней хвои достигает 48%.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству , автор научной работы — Колясникова Н. Л., Садакова К. А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

VARIABILITY OF MORPHOLOGICAL PARAMETERS OF PINUS SYLVESTRIS NEEDLES IN THE CONDITIONS OF AERO AND TECHNOGENIC POLLUTION

The morphological parameters of needles of Pinus sylvestris L. growing in the conditions of aero and technogenic pollution of Perm, in suburb Polazna and in Krasnovisherskii rayon (background parcel) have been studied. Ten visual healthy trees at the age of 50-60 years growing in pinery with green moss were selected. The pine shoots were picked up at a height 3-4 meters from northern, north-eastern side of each studied trees on all fields. Ten vegetative and generative shoots were studied from each plant. The analysis of length growth of pine branches for last 4 years of life has been carried out. The impact of aero and technogenic pollution on size growth of Pinus sylvestris needles was determined. Authentic decreasing shoots growth rates was observed in reference to control. Assessment of needles condition from trees of impact and control zones was given. Peripheral and apical necrotic spots on studied Pinus sylvestris needles were observed. Increasing chlorosis and necrosis percent on needles trees growing in Perm was discovered. The increasing chlorosis percent with needles age also determined. Three years needle fall reaches to 48% in the impact zone.

Текст научной работы на тему «Изменчивость морфологических показателей хвои сосны обыкновенной в условиях аэротехногенного загрязнения»

УДК 582.475:581.4:504.61

Н.Л. Колясникова, д-р биол. наук, К.А. Садакова, соискатель,

ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА, Пермь, Россия

ИЗМЕНЧИВОСТЬ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ХВОИ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ

В УСЛОВИЯХ АЭРОТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

Введение. Проблема существования растений в условиях техногенного загрязнения актуальна для крупных промышленных городов, при этом городская растительность может быть использована в качестве индикатора загрязнения среды. Для оценки стрессового воздействия на листья растений широко используются морфологические и биохимические методы [1]. Ряд авторов [2-5] выделяют сосну обыкновенную как наиболее привлекательный объект исследований влияния загрязнения среды и как наименее устойчивый к техногенной нагрузке.

Причиной изменения формы, окраски, размеров листьев растений, появления некрозов может являться постоянное поступление в окружающую среду некоторых доз загрязняющих веществ, и только максимально большие, катастрофические выбросы могут вызывать полную гибель растений [6,7].

Изменения окраски листьев вызваны ожогами диоксидом азота (ТЧСК), содержащимся в выхлопах автотранспорта. Происходит ксантопротеиновая реакция, в результате которой листья становятся красного и оранжевого цвета [8].

Г.Г. Хамидуллина [9] отмечает появление некрозов на хвое сосны и связывает это, в преобладающем большинстве случаев, с влиянием загрязняющих веществ. Хлорозы и некрозы, по мнению В. Т. Ярмишко [4], являются причиной опадения хвои и, как следствие, - ажурности крон сосны обыкновенной в условиях аэротехногенного загрязнения. Выбросы загрязняющих веществ вызывают точечность и некрозы на хвое сосны обыкновенной, количество поврежденной хвои снижается по мере удаления от источника эмиссии с 25 до 10% в фоновых условиях.

В. Т. Ярмишко [4] отмечает тесную связь прироста центральных и боковых побегов с

температурными условиями вегетационного сезона предыдущего года, боковые побеги также растут в зависимости от прироста главного побега. При сильном загрязнении автором наблюдается торможение роста главных побегов сосны обыкновенной и снижение влияния на этот показатель климатических факторов, т.е. на первый план выходит техногенное загрязнение.

Цель нашего исследования - выявить влияние аэротехногенного загрязнения г. Перми на состояние хвои сосны обыкновенной. Были выделены следующие задачи:

1. Измерить годовые приросты в длину веток сосны последних четырех лет жизни в г. Перми, в пригороде Полазны и в Краснови-шерском районе.

2. Оценить морфологическими методами состояние хвои сосны обыкновенной: выявить наличие некрозов и хлорозов.

3. Определить процент дефолиации хвои на ветках сосны трех лет жизни на всех исследуемых территориях;

Материал и методика. Объектом исследования явились деревья сосны обыкновенной, произрастающие в г. Перми (ул. Подлес-ная: от перекрестка улицы Подлесной и улицы им. Зои Космодемьянской, ООПТ «Черняев-ский лес»), в пригороде Полазны, располагающемся на расстоянии 35км к северо-востоку от Перми и в Красновишерском районе.

Ветки собирали с высоты 3-4 метра с северной, северо-восточной стороны у всех исследуемых деревьев на всех площадках, с каждого растения сосны обыкновенной собирали по 10 вегетативных и генеративных веток с побегами трех последних лет жизни. В каждом районе исследования отбирали 10 визуально здоровых деревьев сосны обыкновенной в возрасте 50-60 лет, произрастающих в сосняке-зеленомошнике. Ветки собирались

одновременно на всех площадках, в оба года исследования (2012-2013гг) 30-31 августа.

Длину годичного прироста измеряли с помощью линейки (цена деления - 0,5 мм), количество брахибластов с хвоей и без нее подсчитывали визуально, по всей длине годичного прироста. Некрозы и хлорозы определяли также визуально, не подразделяя по месту образования. Математическую обработку результатов проводили с помощью Microsoft Excel 2010, пакета «Анализ данных» и справочного биометрического пособия [10].

Результаты исследований и их обсуждение. Анализ прироста побегов сосны обыкновенной показывает, что данный показатель весьма вариабелен как между побегами одного дерева, так и между деревьями, произрастающими в сходных условиях (табл. 1). Мак-

симальный средний прирост у побегов деревьев, произрастающих в условиях г. Перми, составил 39,4-41,6 мм, пос. Полазна - 38,140,5 мм и в Красновишерском районе -56,2 мм. Наблюдается достоверное отличие по темпам роста побегов сосны обыкновенной, произрастающей в г. Перми и Красновишерском районе (фоновая территория). В условиях г. Перми рост побегов замедляется в 1,5 раза. Также следует отметить, что размах варьирования исследуемого признака в импакт-ных условиях шире, чем в фоновых. Вероятно, в условиях аэротехногенного загрязнения неблагоприятные факторы, расшатывая границы проявления фенотипа, позволили проявиться крайним вариантам нормы реакции данного признака.

Таблица 1

Прирост побегов сосны обыкновенной в условиях г. Перми

№ дерева Возраст побега Прирост, мм, М±ш 2012г Прирост, мм, М±ш 2013г

1133 1 31,2±5,8 33,5±10,4

2 35,5±3,5 27,9±4,0

3 37,2 ±6,1 19,3±2,7

4 34,0±5,3

1606 1 31,9±4,7 27,3±1,2

2 31,0±2,8 25,7±2,0

3 31,2±2,2 27,1±4,3

4 40,0±6,0 27,3±6,5

1127 1 30,9±5,4 39,3±2,3

2 28,6±2,8 46,6±4,8

3 31,1±3,1 40,6±5,2

4 38,7±3,1 34,4±5,2

1119 1 35,2±3,9 31,3±3,8

2 27,8±2,7 41,1±3,8

3 33,6±3,9 33,7±4,4

4 32,0±3,5 44,4±7,5

1576 1 33,7±3,8 25,0±10,0

2 38,6±4,6 64,0±15,0

3 40,7±4,0 41,0±9,2

4 37,4±8,95 50,0±0(1)

1141 1 53,9±6,4 46,0±7,2

2 24,3±2,9 49,3±6,8

3 43,1±6,2 21,6±2,4

4 42,1 ±7,9 27,4±3,0

501 1 22,8±3,1 35,2±2,7

2 33,5±2,9 50,0±7,5

3 45,9±6,3 40,0±10,2

4 46,6±4,0

1143 1 45,5±3,7 32,0±2,0

2 40,3±3,4 52,5±3,4

3 36,9±4,6 40,0±2,2

4 29,4±2,8 33,3±8,8

Среднее 1 35,3±3,9 34,8±4Д

2 35,2±3,6 39,4±4,4

3 38,5±4,6 32,0±5,4

4 41,6±4,9 27,3±5,9

Таблица 2

Прирост побегов сосны обыкновенной, пос. Полазна и Красновишерский район

№ дерева Возраст побега Прирост, мм, М±т 2012г Пос. Полазна Прирост, мм, М±ш 2013г Пос. Полазна Прирост, мм, М±т 2013г Красновиш. район

1 1 33,1±1,7 46,3±3,9 47,6±4,0

2 31,8±1,8 44,2±3,7 47,8±3,8

3 35,3±2,3 44,1±4,4 42,6±3,6

4 42,6±4,9 42,8±4,3 44,8±4,0

2 1 38,5±5,8 42,1±3,3 42,0±2,6

2 37,1±3,4 35,4±4,6 46,0±3,2

3 31,2±3,2 39,6±2,2 39,6±2,9

4 36,8±5,8 25,5±5,5 38,0±4,1

3 1 37,0±1,8 31,9±2,5 67,6±4,2

2 43,8±3,8 31,7±2,0 58,8±4,6

3 48,2 ±6,0 30,4±1,5 43,7±4,1

4 42,3±4,8 25,9±2,7 40,0±7,5

4 1 36,1±1,8 58,9±4,6 47,6±4,0

2 38,4±3,0 66,4±4,6 47,8±3,8

3 35,4±4,6 58,4±4,1 42,6±3,5

4 31,2±3,6 49,5±0,6 44,8±4,0

5 1 34,9±2,6 26,4±3,7 48,6±4,0

2 38,1±4,2 31,0±2,2 47,8±3,8

3 38,1±3,4 29,3±4,2 42,6±3,6

4 31,1±3,5 40,0±7,0 44,8±4,0

6 1 34,2±3,3 58,8±4,6 67,6±4,2

2 43,5±3,7 68,4±5,6 58,8±4,6

3 38,0±1,9 59,4±4,2 42,6±3,6

4 41,1±1,0 50,5±0,5 40,8±4,0

7 1 32,1±1,8 31,0±4,2 46,8±3,0

2 26,4±1,2 31,6±3,9 44,8±4,0

3 28,Ш,4 34,6±5,2 39,6±2,9

4 22,0±2,1 27,8±2,8 33,0±4,1

8 1 21,9±2,1 21,8±2,8 69,6±4,2

2 30,9±4,9 27,6±1,9 56,0±3,2

3 31,7±4,2 30,3±1,9 39,6±2,9

4 25,3±2,3 27,4±1,7 39,0±4,1

9 1 56,7±2,1 42,3±4,3 68,6±4,2

2 53,0±4,1 43,0±2,3 58,8±4,6

3 61,8±16,1 40,5±3,9 42,6±3,6

4 52,0±23 29,7±2,3 44,6±2,9

10 1 34,3±3,2 23,8±1,6 46,0±3,2

2 33,0±1,8 26,2±1,9 45,0±3,1

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

3 32,9±2,6 24,5±1,7 39,5±2,9

4 27,9±1,7 20,0±0,1 37,0±3,1

Среднее 1 35,9±2,6 38,3±3,6 56,2±3,7

2 37,6±3,2 40,5±3,3 51,2±3,9

3 38Д±4,7 39Д±3,2 41,5±3,4

4 35,2±5,3 34Д±2,8 40,7±4,2

Основным диагностическим признаком повреждения ассимиляционных органов растений атмосферным загрязнением является наличие хлорозов и некрозов на хвое. Повреждение может охватывать треть, половину и даже всю хвоинку.

Анализ полученных данных показывает, что количество иголок с пятнами хлорозов и некротическими поражениями, локализованными по краям и верхушкам хвои, увеличивается с возрастом листьев у всех исследованных образцов (рис.1).

Рис. 1. Процент некрозов хвои сосны обыкновенной в разных условиях произрастания: 1 - Красновишерский, 2 - пос. Полазна, 3 - г. Пермь

Количество иголок с некротическими пятнами в г. Перми варьировало от 0,8 до 8,1% на однолетних побегах, но у двухтрехлетних побегов достигало 81,5%. Некрозы хвои исследованных деревьев из поселка Полазна составили от 0 до 12,7 и до 41%, соответственно. Менее подвержены поражениям листья сосны обыкновенной из Красновишер-ского района, процент некрозов был меньше: от 0 до 8,3% и до 34%. В отличие от некрозов,

хлорозы встречались реже во всех вариантах исследования.

Наблюдается увеличение доли некроти-зированной хвои, которая для последнего года жизни достигает 81,5% для импактной зоны.

Деструкция структурных элементов хвои (некрозы, хлорозы) коррелирует с дефолиацией. На рисунке 2 представлена динамика опадения хвои в зависимости от ее возраста и места произрастания.

сз

□ Рнд1

□ Ряд2

□ РндЗ ■ Рнд4

г. Пермь пос. Полазна Красновишерский район

Рис. 2. Осыпаемость хвои сосны обыкновенной в разных условиях произрастания в 2013г: 1 - однолетняя хвоя; 2 - двухлетняя хвоя; 3 - трехлетняя хвоя; 4 - четырехлетняя хвоя

Дефолиация составила у сосны обыкновенной из г. Перми до 20; из поселка Полазна и Красновишерского района - до 15. Осыпаемость трехлетней хвои максимальна. В им-пактной зоне наблюдалась хвоя только 1-4-го года жизни, когда у деревьев, произрастающих в поселке Полазна, продолжительность жизни хвои достигает 5-и лет, а в Краснови-шерском районе - 8-и лет. Таким образом, проведенный морфометрический анализ подтвердил ухудшение состояния деревьев сосны обыкновенной с ростом уровня атмосферного загрязнения.

Выводы. 1. Из морфометрических показателей (прирост побегов) наблюдается достоверное, по отношению к контролю, снижение темпов роста побегов.

2. Встречаются хлорозы иголок исследованных деревьев сосны обыкновенной, процент наличия которых увеличивается с возрастом хвои.

3. Выявлены краевые и верхушечные некрозы, количество которых достигает 81,5% в загрязненных условиях.

4. Осыпаемость трехлетней хвои максимальна, достигает в импактной зоне до 50%.

Литература

1. Луговская А. Ю., Храмова Е. П., Трубина Л. К. Изменение морфологических и биохимических показателей Potentilla fniticosa в условиях промышленного региона // Биологические системы: устойчивость, принципы и механизмы функционирования: материалы IV Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием. Ч 1. Нижний Тагил: НТГСПА, 2012. С. 29-31.

2. Жиров В. К. Структурно-функциональные изменения растительности в условиях техногенного загрязнения на Крайнем Севере. М. : Наука, 2007. 166 с.

3. Мелехова О. П., Сарапульцева Е. И. Биологический контроль окружающей среды. М.: Издательский центр «Академия», 2010. 288 с.

4. Ярмишко В. Т. Некоторые подходы к оценке состояния лесных фитоценозов, подверженных воздействию аэротехногенного загрязнения // Актуальные проблемы геоботаники. III Всероссийская школа-конференция. Лекции. Петрозаводск : КарНЦРАН, 2007. С. 377-382.

5. Тарханов C.H., Прожерина H.A., Коновалов В.Н. Лесные экосистемы бассейна Северной Двины в условиях атмосферного загрязнения. Диагностика состояния. Екатеринбург 2004. 333 с.

6. Малеев К. И., Двинских С. А. Экологическое краеведение. Пермская область: учебное пособие для студентов агрономических специальностей. Пермь : Книжный мир, 2003. 224 с.

7. Колясникова Н.Л., Карнажицкая Т.Д., Паршакова К.А. Влияние аэротехногенного загрязнения на морфологические и эмбриологические признаки сосны обыкновенной // Вестник Удмуртского университета. 2011. Вып. 2. С. 31-35.

8. Миронов О. А., Коробова Н. Л. Влияние диоксида азота на лесные посадки городов Южного Урала // Лесное хозяйство. 2004. № 4. С. 27-28.

9. Хамидуллина F. F. Оценка состояния сосны обыкновенной (Pimis sylvestris L.) на территории Бугульминско-Белебеевской возвышенности // Биологические системы: устойчивость, принципы и механизмы функционирования: материалы IV Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием. Ч 1. Нижний Тагил: НТГСПА, 2012. С. 247-250.

10. Зайцев Г. Н. Математическая статистика в экспериментальной ботанике. М. : Наука, 1984. 424 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.