CC BY
23
УДК 630* 907.1
ИЗМЕНЕНИЕ РАДИАЛЬНОГО ПРИРОСТА СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ В ЗОНЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ
С.А. Чжан, Е.М. Рунова, О.А. Пузанова, Л.А. Чжан
ФГБОУ ВПО «Братский государственный университет», Братск 665709 Братск, ул. Макаренко, 40; e-mail: runova@rambler.ru
В статье приведены результаты исследования по изменению индексов радиального прироста хвойных древостоев в зоне длительного техногенного воздействия по материалам экологического мониторинга.
Ключевые слова: атмосферное загрязнение, состояние древостоев, радиальный прирост, таксационные показатели, экологический мониторинг
The results of investigations of changes in the indices of radial increment of coniferous standsin the area of long-term anthropogenic impactbased on environmental monitoring.
Key words: atmospheric pollution, the state stands, radial growth, taxation parameters and environmental monitoring
ВВЕДЕНИЕ
Древесная растительность является надежным индикатором состояния и изменений, происходящих в природной среде. Особенно широко в денд-роэкологических исследованиях используется метод древесно-кольцевого анализа, который позволяет оценивать реакцию радиального прироста деревьев на изменения основных климатических переменных - температуру воздуха и осадки. Известно, что ширина годичных колец (радиальный прирост древесины) является отражением равнодействующего вектора факторов внешней и внутренней среды, определяющих состояние дерева — его биопродуктивность, репродукцию, ценотический статус, устойчивость (Битвинскас, 1974; Ваганов, 1977; Рудаков, 1980; Шиятов, 1986).
Город Братск является крупным промышленным центром. Из-за близкого расположения промышленных источников относительно друг друга происходит перемешивание пылегазовых выбросов, что усложняет установление доли участия каждого предприятия в загрязнении природной среды. В силу этих обстоятельств в районе города Братска на различном удалении от предприятий-загрязнителей заложены постоянные пробные площади, на которых велось детальное исследование динамики степени повреждения деревьев в результате техногенного воздействия этих предприятий, в рамках экологического мониторинга.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЙ
Основным методом сбора информации о состоянии древесной растительности являлось полевое обследование насаждений на постоянных пробных площадях. Пробные площади закладывались, как можно ближе к одному из постов наблюдения за загрязнением воздуха, чтобы постоянно иметь данные о наличии и концентрации загрязняющих веществ в атмосфере. При этом участки леса, отво-
димые под пробные площади, не должны были иметь явно выраженных признаков влияния других факторов.
Постоянные пробные площади закладывались по стандартной методике (ОСТ 56-69-85 «Пробные площади лесоустроительные») и подробно описанным в литературе методикам. Заложены пробные площади на различном расстоянии от Братского алюминиевого завода.
Заложено 50 пробных площадей, на которых производилось лесоводственно-геоботаническое
описание с указанием особенностей древостоя, подроста, подлеска, напочвенного покрова и рельефа (Методика организации и проведения работ по мониторингу лесов СССР). Оценивалось санитарное состояние насаждений, кроны деревьев верхнего яруса (характер охвоения, продолжительность жизни хвои, размеры, цвет и величина некроза на листьях, наличие сухих ветвей и суховершинно-стей). Особое внимание при этом уделяли древостою - важнейшему компоненту лесных экосистем. Затем проводился сплошной перечет по одно - (в молодняках) и двухсантиметровым (в спелых и приспевающих насаждениях) ступеням толщины. Для каждого дерева замерялась высота. Данные перечета деревьев обрабатывались статистическим методом с вычислением средних значений (Битвин-скас, 1974; Полозова, 1975;Ваганов, 1977; Рудаков, 1980).
У 250 деревьев возрастным буравом по апробированным методикам были взяты керны. Измерения проводились с использованием лабораторного оборудования по исследованию радиального прироста древесных растений.
Пробные площади были заложены по зонам влияния промышленных выбросов: зона I или зона экстремального загрязнения древостоев. Средний радиус зоны составляет 5-6 км; зона II - зона сильного загрязнения древостоев. Ширина зоны составляет около 30 км; зона III - зона слабого загрязнения древостоев. Радиус зоны более 60 км (Рунова, Чжан, Пузанова 2005).
Результаты изучения обобщались в виде таблиц, графиков, показывающих влияние промышленных выбросов на состояние древостоев. Экспериментальные данные обработаны статически.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
По результатам исследований по каждой пробной площади были построены зависимости изменения ширины годичного слоя по зонам влияния и рассчитаны уравнения параметров. На рисунке 1 представлено по 1 зоне - зоне экстремального загрязнения среднее изменение ширины годичного слоя ранней и поздней древесины.
И Ширина годичного слоя ранней древесины ♦ Ширина годичного слоя поздней древесины
Рисунок 1 - Среднее изменение ширины годичного слоя древесины в зоне экстремального загрязнения
Изменение ширины годичного слоя ранней древесины можно описать следующим уравнением: у = -0,0029х2 + 0,0287х + 0,177 Я2 = 0,6551
Изменение ширины годичного слоя поздней древесины можно описать следующим уравнением: у = -0,0008х2 + 0,0076х + 0,0938 Я2 = 0,3291
На рисунке 2 представлено по 1 зоне среднее изменение индекса радиального прироста ранней и поздней древесины.
Годы
‘ ‘ Индекс радиального прироста ранней древесины
♦ Индекс радиального прироста поздней древесины
Рисунок 2 - Среднее изменение радиального прироста древесины в динамике в зоне экстремального загрязнения
Изменение индекса радиального прироста ранней древесины можно описать следующим уравнением: у = -1,0798х2 + 10,567х + 83,271 Я2 = 0,6356
Изменение индекса радиального прироста поздней древесины можно описать следующим уравнением:
у = -0,0164х2 - 1,2486х + 104,2 Я2 = 0,2389
На рисунке 3 представлено по 2 зоне - зоне сильного загрязнения среднее изменение ширины годичного слоя ранней и поздней древесины.
Ранней древесины
Поздней древесины
Рисунок 3 - Среднее изменение ширины годичного слоя древесины в зоне сильного загрязнения
Изменение ширины годичного слоя ранней древесины можно описать следующим уравнением: у = -0,0013х2 + 0,0122х + 0,1523 Я2 = 0,593
Изменение ширины годичного слоя поздней древесины можно описать следующим уравнением: у = -0,0003х2 + 0,0031х + 0,0771 Я2 = 0,2998
На рисунке 4 представлено по 2 зоне среднее изменение индекса радиального прироста ранней и поздней древесины.
Годы
‘ ‘ Индекс радиального прироста ранней древесины
♦ Индекс радиального прироста поздней древесины
Рисунок 4 - Среднее изменение радиального прироста древесины в динамике в зоне сильного загрязнения
Изменение индекса радиального прироста ранней древесины можно описать следующим уравнением: у = -0,5674х2 + 3,6347х + 100,39 Я2 = 0,7563
Изменение индекса радиального прироста
поздней древесины можно описать следующим уравнением:
у = -0,1891х2 + 0,0971х + 104,71 Я2 = 0,3912
На рисунке 5 представлено по 3 зоне - зоне слабого загрязнения среднее изменение ширины годичного слоя ранней и поздней древесины.
Годы
Ранней древесины Поздней древесины
Рисунок 5 - Среднее изменение ширины годичного слоя древесины в зоне слабого загрязнения
Изменение ширины годичного слоя ранней древесины можно описать следующим уравнением: у = -0,0006х2 + 0,0057х + 0,1229 Я2 = 0,4022
Изменение ширины годичного слоя поздней древесины можно описать следующим уравнением: у = 0,0002х2 - 0,002х + 0,0617 Я2 = 0,1985
На рисунке 6 представлено по 3 зоне среднее изменение индекса радиального прироста ранней и поздней древесины.
у = 0,7822х2 - 8,2423х + 112,25 Я2 = 0,4768
На рисунках 7-8 представлены зависимости изменения ширины годичного слоя ранней и поздней древесины по зонам загрязнения.
Э о Н-----1--1—і--------------1-1-1-1-г
ОООООООО—1—і
оооооооооо
счсчсчсчсчсчсчсчсчсч
Годы
□ Ранняя древесина 1 зоны □ Ранней древесины 2 зоны
□ Ранней древесины 3 зоны
Рисунок 7 - Зависимости изменения ширины годичного слоя ранней древесины по зонам загрязнения
Изменения ширины годичного слоя ранней древесины можно описать следующими уравнениями:
1- зона экстремального загрязнения: у = -0,0029х2 + 0,0287х + 0,177
Я2 = 0,6551
2- зона сильного загрязнения:
у = -0,0006х2 + 0,0057х + 0,1229 Я2 = 0,2022
3- зона слабого загрязнения:
у = -0,0006х2 + 0,0057х + 0,1229 Я2 = 0,2022
Годы
Индекс радиального прироста ранней древесины Индекс радиального прироста поздней древесины
Рисунок 6 - Среднее изменение радиального прироста древесины в динамике в зоне слабого загрязнения
Изменение индекса радиального прироста ранней древесины можно описать следующим уравнением:
у = -0,4352х2 + 4,7669х + 88,138
Я2 = 0,8105
Изменение индекса радиального прироста поздней древесины можно описать следующим уравнением:
ОООООООО^^н
оооооооооо
<N<N<N<N<N<N<N<N<N<N
Годы
□ Поздняя древесина 1 зоны □ Поздней древесины 2 зоны
□ Поздней древесиныЭ зоны
Рисунок 8 - Зависимости изменения ширины годичного слоя поздней древесины по зонам загрязнения
Изменения ширины годичного слоя поздней древесины можно описать следующими уравнениями:
1- зона экстремального загрязнения:
у = -0,0008х2 + 0,0076х + 0,0938
Я2 = 0,3291
2- зона сильного загрязнения:
у = -0,0003х2 + 0,0031х + 0,0771
Я2 = 0,2998
3- зона слабого загрязнения: у = 0,0002х2 - 0,002х + 0,0617 Я2 = 0,0985
На рисунке 9 представлены зависимости изменения индекса радиального прироста по зонам загрязнения.
□ 1 зона □ 3 зона □ 2 зона Годы
Рисунок 9 - Зависимости изменения индекса радиального прироста ранней древесины по зонам загрязнения
Изменения индекса радиального прироста ранней древесины можно описать следующими уравнениями:
1- зона экстремального загрязнения:
у = -1,0702х2 + 10,435х + 83,46
Я2 = 0,628
2- зона сильного загрязнения:
у = -0,5315х2 + 3,1738х + 101,35
Я2 = 0,7637
3- зона слабого загрязнения:
у = -0,4239х2 + 4,6795х + 88,242
Я2 = 0,9059
На рисунке 10 представлены зависимости изменения индекса радиального прироста по зонам загрязнения.
Годы
□ 1 зона □ 3 зона □ 2 зона
Рисунок 10 - Зависимости изменения индекса радиального прироста поздней древесины по зонам загрязнения
Изменения индекса радиального прироста поздней древесины можно описать следующими
уравнениями:
1- зона экстремального загрязнения: у = -0,0189х2 - 1,1917х + 103,38
Я2 = 0,2239
2- зона сильного загрязнения: у = -0,197х2 + 0,1606х + 104,4 Я2 = 0,4098
3- зона слабого загрязнения:
у = 0,7614х2 - 8,0598х + 112,02 Я2 = 0,6672
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Проанализировав результаты постоянных пробных площадей можно сделать следующие выводы:
1. Соотношение ранней и поздней древесины, как правило, довольно устойчиво, и зависит от возраста насаждения, биоэкологических свойств породы.
2. Регрессионный анализ показал, что рассматриваемые зависимости подтверждаются достоверными коэффициентами линейной корреляции.
3. В зоне экстремального загрязнения средняя ширина ранней древесины составляет 0,223 мм, ширина поздней древесины 0,101 мм; в зоне сильного загрязнения соответственно- 0,195 мм; 0,089 мм; в зоне слабого загрязнения - 0,128 мм; 0,049 мм.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Общее ослабление лесных массивов под воздействием промышленных предприятий продолжается. Процесс снижения прироста обычно сопровождается увеличением участия поздней древесины в годичном кольце. В самом поврежденном сосновом древостое в 3 км от промышленной зоны доля поздней древесины увеличилась с 17,4 до 26,8 %, в то время как на контроле наоборот - уменьшилась с 40,4 до 33,7 %.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Битвинскас, Т.Т. Дендроклиматические исследования /Т.Т. Битвинскас - Л.: Гидрометеоиздат, 1974. - 170 с. Ваганов, Е.А. Анализ роста дерева по структуре годичных колец/Е.А. Ваганов, И.А. Терсков — Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1977. — 93 с.
Методика организации и проведения работ по мониторингу лесов СССР (в рамках Международной Совместной Программы по оценке мониторинга воздействия загрязнений воздуха леса в регионе Европейской Экономической Комиссии ООН) - Пушкино, 1987. -45 с.
Полозова, Л.Г. Влияние термического режима на радиальный прирост деревьев в различных условиях ме-стообитания/Л.Г. Полозова, С.Г. Шиятов // Экология. - 1975. - № 6. - С. 30-35.
Рудаков, В.Е. Модульные коэффициенты годичного прироста деревьев - основа воссоздания хода колебаний атмосферных осадков/В.Е. Рудаков // Известия Всесоюзного географического общества. - т. 112. -1980. -С. 237-243.
Рунова, Е.М. Влияние промышленных выбросов на при- комплекса - Брянск:БГИТА, 2QQ5. - с.129-131.
рост хвойных насаждений/Е.М. Рунова, С.А. Чжан, Шиятов, С.Г. Дендрохронология верхней границы леса
О.А. Пузанова //Актуальные проблемы лесного на Урале/С.Г. Шиятов - М.: Наука, 198б. - 13б с.
Поступила в редакцию 13 августа 2Q11 г. Принята к печати 3 ноября 2Q11 г.
