CC BY
162
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ХВОИ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ АТМОСФЕРЫ В УСТЬ-ИЛИМСКОМ
РАЙОНЕ
Зарубина И.А., Ковылина О.П. (СибГТУ, г.Красноярск, РФ)
In the article the determination of the pollution of the atmosphere in Ust-Ilimskiy region according to the state of the needles of forest cultures of common pine (Pinus silvestris) are given. The changes of such factors as mass, length, life expectancy of the needles of conifer in connection with the pollution of the air have been researched.
В настоящее время установлено, что на атмосферное загрязнение воздуха более остро реагируют хвойные породы, по сравнению с лиственными [2]. Повышенная чувствительность хвойных связана с длительным сроком жизни хвои (у сосны вместо пяти лет хвоя живет всего 1-2 года, а у ели вместо семи лет - 1-3 года) и поглощением газов, а также снижением массы хвои (дефолиация, ожог, уменьшение длины). Наблюдения показывают, что при частых или постоянных воздействиях в тканях растений постепенно накапливаются токсичные соединения. Вещества, накапливающиеся в течение первых двух лет, приводят к отмиранию хвои. Остающаяся на дереве одно- и двухлетняя хвоя не способна обеспечить нормальный рост и развитие дерева, так как однолетняя хвоя начинает нормально функционировать лишь в середине лета, а двухлетняя хвоя уже значительно ослаблена накопленными токсическими веществами. Листопадные породы в этих условиях не гибнут, поскольку ежегодно обновляют листья и тем самым освобождаются от вредных соединений [1].
Повреждения хвойных деревьев сводятся, главным образом, к следующим симптомам: изменение окраски хвои (в том числе хлороз), точечные и апикальные некрозы хвои, уменьшение продолжительности жизни хвои, увеличение числа хвоинок на побеге, изменение размеров отдельных органов, изреживание кроны, снижение линейного прироста оси ствола и ветвей, нарушение распределения фитомассы хвои по высоте кроны, изменение габитуса молодых деревьев, гибель деревьев [3].
Цель нашей работы - определить состояние хвои сосны обыкновенной для оценки загрязненности атмосферы в Усть-Илимском районе. В качестве объекта исследования выбраны лесные культуры сосны обыкновенной. Культуры созданы 2-х летними сеянцами сосны в 1993 году. Выбор и закладка пробных площадей проводилась в Северном лесхозе на участках с разным антропогенным влиянием: на расстоянии 2 км от предприятия, в лесном массиве и в городе.
Для реализации данной цели были поставлены следующие задачи: определить продолжительность жизни хвои у лесных культур, произрастающих в различных условиях воздушного загрязнения; изучить количественные изменения объема (массы) хвои в связи с загрязнением воздушной среды; исследовать влияние загрязнения на изменение длины хвои.
ОАО «ПО УИ ЛПК» расположен на берегу реки Ангары выбрасывает в атмосферный воздух следующие вещества: метилмеркаптан, диметилсульфида, диоксид серы, сероводород, диоксид азота, оксид углерода, сероводород.
Из всех примесей, оказывающих вредное воздействие на растительность, самым изученным является двуокись серы. Большая чувствительность растений связана с большей скоростью проникновения газа и автотрофным характером их метаболизма. Однако следует отметить, что сера - одно из основных питательных веществ растений. При определенных обстоятельствах, например на серодефи-цитных почвах, низкие концентрации выбросов Б02 могут стать источником серы и благоприятно сказываться на жизнедеятельности. Некоторые морфологические признаки игл (толстая кутикула, незначительный объем межклеточного пространства и др.) объясняют относительно низкую восприимчивость старых игл к Б02, которую часто называют «физической резистентностью», подразумевая ограничение поглощения загрязняющих веществ. После острого поражения Б02 кончики игл выглядят как смоченные водой, однако скоро это переходит в красно-коричневый или коричневый верхушечный некроз, который может распространяться до основания игл. Часто между некротической верхушкой и незатронутой зеленой тканью образуется четко выраженная разделительная линия. Окраска поврежденной ткани зависит от возраста игл: чем моложе иглы, тем светлее окраска.
Хроническое же повреждение тканей листьев и хвои, объясняемое повышением концентрации сульфатов после длительной аккумуляции, приводит к хлорозу, однако листья растений при этом остаются набухшими и тугими и выполняют, хотя и частично, свою функцию. Что касается хвойных деревьев, то продолжительный выброс небольшого количества Б02 не вызывает необратимых повреждений клеток игл, но замедляет их рост. Вследствие этого иглы остаются короткими не только из-за меньшего размера клеток, но и из-за сокращения числа клеток. Часто наблюдается и хлороз. На кончике иглы появляются бледно-зеленые или желто-зеленые участки, которые расширяются до продольных полос, идущих от основания, а потом и по всей игле. На рисунке 1 представлена динамика выбросов загрязняющих веществ по годам.
О 1- 9500 1
ш о
2003 2004 2005 2006 2007
Год
Рисунок 1 - Динамика выбросов в атмосферу загрязняющих веществ в Усть-Илимском районе
К 2007 году наблюдается снижение выбросов загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферном воздухе. Максимальное количество загрязняющих веществ приходится на 2003 год (39938 т), минимальное - на 2006 год (33205 т). На рисунке 2 показана динамика диоксида серы по годам. С 2004 года наблюдается резкое снижение диоксида серы. Пиковое содержание серы в атмосфере приходится на 2004 год (9000 т).
Для культур сосны рядом с УИЛПК характерно высокое значение корреляции между массой хвои побега второго порядка и диоксидом серы (г=-0,93-0,97). Чем больше содержание диоксида серы, тем меньше масса хвои. Слабая связь между массой хвои центрального побега и диоксидом серы проявляется у культур рядом с УИЛПК и в городе (г=-0,03-0,12). В городе высокое значение корреляции обнаружено между массой хвои побега первого порядка и диоксидом серы (г=-0,85). Для культур в лесном массиве характерна меньшая зависимость массы хвои от диоксида серы (г=-0,17-0,55).
Высокое значение корреляции существует у лесных культур рядом УИЛПК между длиной хвои боковых побегов и диоксидом серы (г=-0,92-0,97) и низкое значение между длиной центрального побега и диоксидом серы (г=-0,12). В городе обнаружено высокое значение корреляции между длиной хвои боковых побегов и диоксидом серы (г=-0,74-0,97). Чем больше содержание в атмосфере диоксида серы, тем меньше длина хвои. В таблице 1 представлены среднестатистические показатели длины и массы хвои.
Таблица 1 - Среднестатистические показатели длины и массы хвои
Показатель тт-тах X ± т тт-тах X + т тт-тах X + т
УИЛПК лесной массив город
длина хвои, мм центральный побег 33,0 - 62,0* ** 54,3+6,92 33,0 - 71,0 64,2+1,33 45,0 - 64,0 60,1+0,65
1-ого порядка 33,0 - 58,0 53,9+5,29 35,0 - 60,0 54,7+1,79 35,0 - 60,0 56,1+7,80
2-ого порядка 34,0 - 50,0 42,4+6,38 35,0 -56,0 35,46+6,09 35,0 - 56,0 37,23+1,95
масса хвои, г центральный побег 2,5 - 3,8 2,61+0,03 1,1 - 5,3 3,95+0,28 4,0 - 5,0 4,65+2,69
1-ого порядка 1,3 - 3,7 1,56+1,11 2,5 - 3,1 2,90+1,67 1,8 - 4,6 2,18+1,26
2-ого порядка 1,0 - 2,6 1,10+0,07 1,0 - 2,7 1,43+0,65 1,1 - 2,5 1,38+0,80
* - тт и max значение с 2002-2008 гг.
** - среднее значение за 2008 год
Длина хвои находится в прямой зависимости от состояния деревьев. У деревьев рядом с УИЛПК средний размер хвои с центрального побега варьирует до 33,0 мм до 62 мм, у деревьев в лесном массиве от 33 мм до 71 мм и в городе от 45 мм до 64 мм. Хвоя боковых побегов рядом с УИЛПК колеблется от 30 мм до 58 мм, в лесном массиве и в городе - от 35,0 мм до 60,0 мм.
Самая длинная хвоя центрального побега, 1 -го и 2-го порядков у лесных культур в лесном массиве (71 мм, 60 мм, 56 мм). Самая короткая хвоя центрального побега у лесных культур рядом с УИЛПК (33 мм).
По результатам настоящих исследований можно сделать вывод о том, что хвоя сосны обыкновенной обладает большой аккумулирующей способностью. При накоплении токсических веществ наблюдаются морфологические изменения, которые являются показателем загрязненности атмосферы. В настоящее время не
наблюдается существенного различия в состоянии сосновых древостоев в зависимости от удаления от источника. Проведенные исследования показали, что, несмотря на близкое расположение пробной площади к УИЛПК, на ее территории влияние промышленного загрязнения слабо выражено. По внешним морфологическим признакам деревья рядом УИЛПК и в городе находятся в ослабленном состоянии. У деревьев наблюдается снижение длины и массы хвои, появление точечных и апикальных некрозов. Из проведенных исследований видно, что в лесном массиве состояние деревьев лучше. Лесные культуры в лесном массиве обладают наилучшими показателями длины и массы хвои.
Литература
1.Приступа, Г.К. Анатомо-морфологические изменения хвои сосны в техногенных условиях / Г.К. Приступа, В.Г. Мазепа // Лесоведение. - 1987. - №1. - С. 58-60.
2.Угрюмов, Б.И. Состояние подроста в лесах подверженных промышленному загрязнению. Актуальные проблемы лесного комплекса/ Б.И. Угрюмов, Е.В Кондратов // Сборник научных трудов по итогам международной научно-технической конференции. - Брянск: БГИТА, 2006. - Выпуск 15. - С.124-126.
3.Шуберт, Р. Биоиндикация загрязнений наземных экосистем / Р. Шуберта. -М.: Мир, 1988. - 348 с.
