CC BY
16
УДК 630X17:582.475.4:630X18
СОСНОВЫЕ ДРЕВОСТОИ в техногенных ландшафтах
Л.Н. Скрипальщикова1, Н.В. Грешилова2
'Институт леса им. В.Н.Сукачева СО РАН 660036 Красноярск, Академгородок, 50; е-mail: institute@forest.akadem.ru 2Сибирский федеральный униве рситет,
Красноярск, пр. Свободный 79; e mail: Natales2002@mail.ru
Проведена оценка фитомассы крон сосновых древостоев Красноярской и Ачинской лесостепи. Рассмотрен процесс аккумуляции пыли пологом сосняков, который тесно связан с количеством сконцентрир ованной в них фитомассы. Приведены логарифмические зависимости фитомассы кроны от запаса и полнот сосновых древост оев в техногенных ландшафтах. Установлена значительная связь между фитомассой крон и пылеаккумулиру ю-щими свойствами сосновых насаждений
Ключевые слова: сосновые древостои, фитомасса крон, пылеаккумулирующие свойства, логарифмические зависимости, техногенные ландшафты
Estimation of crown phytomass in pine forest stands of Krasnoyarsk -Achinsk forest-steppe region was carried out. The process of dust accumulation by forest canopies was considered in strong connection with phytomass concentrated in its. Logarithmic dependences of crown phytomass and supply and stand density in technogenic landscapes were pr e-sented. Significant correlation between crown phytomass and dust accumulating properties of pine stands.
Key words: pine forest stands, crown phytomass, dust accumulating properties, logarithmic dependences, technoge nic landscapes
ВВЕДЕНИЕ
Лесостепные районы Средней Сибири характеризуются незначительной лесистостью и напр я-женной экологической ситуацией, обусловленной интенсивным освоением природных ресурсов и сильными антропогенными нагрузками. Древостои, долгое время произрастающие в техногенных ландшафтах и продуцируя в условиях различного пылевого загрязнения выбросами промышле нных предприятий, тепловых станций, угольных карь еров, теряют способность в полной мере выполнять экологические и биосферные функции, связанные с поглощением углекислого газа, который на дл и-тельный срок аккумулируе тся в фитомассе живых растений (Исаев и др.,1995). Поскольку разные фракции фитомассы древостоев участвуют в круг о-вороте веществ с разной интенсивностью, то фра к-ционная структура имеет определяющее значение для рационального использования леса в техноге н-ных ландшафтах.
Цель исследований заключалась в оценке ф и-томассы кроны сосновых древостоев, произр а-стающих в промышленном регионе - Красноярской и Ачинской лесостепи и ее пылеаккумул и-рующей роли.
По лесорастительному районированию территория Красноярской и Ачинской лесостепи входит в Восточно-Саянскую лесорастительную провинцию Алтайско-Саянской горной лесорастительной области (Коротков,1994). Климат лесостепи резко континентальный, умеренно теплый, недостаточно влажный. Среднегодовое количество осадков - около 500 мм.
*Исследования выполнялись при финансовой поддержке РФФИ-ККФН (грант N° 05-04-97710 р-енисей-а)
Преобладают ветры западных направлений. Под лесными формациями преобладают дерновоподзолистые и серые лесные почвы (Огиевский, 1966). Современный растительный покров - это сочетание сельскохозяйственных и урбанизирова н-ных ландшафтов. Здесь произрастают чистые и смешанные сосновые, березовые и осиновые нас а-ждения в основном разнотравной и зеленомошной группы типов леса. Лесистость территории коле б-лется от 20 до 25% (Зюбина, 1981).
В Ачинской лесостепи исследования провод и-лись в сосновых насаждениях Назаровской впадины. Климат резко континентальный, с преоблад а-нием в зимнее время антициклонального типа погоды. Осадков на равнинной части впадины вып а-дает в среднем 450-520 мм в год. В течение всего года преобладают южные, юго-западные и западные ветры. Растительный покров сильно трансфо р-мирован хозяйственной деятельностью. В некот о-рых районах (особенно Назаровском) лесистость с экологической точки зрения ниже пороговых - 16 %. Почвы в лесах региона - серые лесные, дерновые лесные и лугово-черноземные, оподзоленные и выщелоченные черноземы (Шугалей, 1981). Распределение лесов на тер ритории неравномерное. Типичны березово-сосновые леса с участием осины. По террасам Чулыма встречаются сосновые боры (Волкова,1979).
По данным дистанционного зондирования , исследуемые насаждения Красноярской лесостепи находятся в зонах высокого и среднего уровней загрязнения, пылевая фаза которых поступает с ТЭЦ-1 и 2, химического и алюминиевого комбинатов, цементного завода, песчаных и гравийных карьеров (Скрипальщикова и др.,2002).
В Назаровской впадине сосновые насаждения
загрязняются твердыми выбросами Назаровской ГРЭС (до 1000 т/км2 в год) и Березовской ГРЭС-1, отходами глиноземного комбината (г. Ачинск), к о-торый ежегодно выбрасывает в атмосферу до 166 тыс. т пыли, пылью с угольных карьеров, разраб а-тываемых открытым способом.
В Красноярской лесостепи исследования проводились в Есаульском, Березовском сосновых массивах в насаждениях разнотравной и зелен о-мошной группы типов леса, чистых по составу, П-У классов возраста, II, III классов бонитета. Средняя высота древостоя 14-23 м, полнота 0,6-1,3. Для Есаульского бора характерно наличие густого подле ска из ольхи и шиповника. Подрост в насаждениях неблагонадежен и встречается очень редко.
Сосняки Назаровской котловины - Дорохов-ский, Пионерский, Алтатский и Захаринский боры - насаждения разнотравной группы типов леса, с небольшой примесью березы и осины, III, V классов возраста. Высота древостоя 20, 25, 33 м, полн ота 0,6-0,9. Подлесок из рябины, черемухи, спиреи, шиповника развит слабо. Подрост сосны встречае т-ся единично или небольшими группами (Диагн о-стика состояния насаждений ... ,1990).
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Лесоводственные и биометрические характер и-стики насаждений изучались по общепринятым методикам (Поздняков и др.,1969; Программа и методика., 1974; Протопопов, 1975; Анучин, 1982). Постоянные пробные площади и временные площадки закладывались в направлении основного переноса пыли, и в насаждениях, произрастающих на условно чистом экологическом фоне. Изучение пылеаккумулирующих свойств лесных экосистем проводилось в летний и зимний периоды года. Л е-том использ овался седиментометрический метод (Детри,1975). Запасы фитомассы крон сосновых насаждений определялись по двум методикам: 1) приведенной в публикации (Онучин, Борисов, 1984); 2) по функциональной зависимости: М кроны = f (А, у Р) (где А - возраст, лет; у - запас древесины ] класса возраста (м3/га); Р - полнота древостоя) с учетом базисной плотности и классов бонитета (Стаканов , Грешилова, 2002) .
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Запасы древесины и фитомасса крон сосновых древостоев Красноярско-Ачинской лесостепи приведены в таблице. Изменение запасов обусловлено рядом факторов и, прежде всего, - биологическими особенностями породы, разновозрастностью и пр о-должительностью распада основного покол ения леса. На изменение фитомассы кроны сосняков и с-следуемого региона влияют многолетние пылевые нагрузки. Так, в условиях среднего загрязнения фитомасса крон сосновых древостоев Есаульского бора составляет 28,0-37,3 т/га, в то время как в условиях сильного пылевого загрязнения в Березо в-ском бору -18,5-26,5 т/га.
Механизм седиментации пыли под пологом в
этих насаждениях зависит от их биофизических конструкций, которые определяются совокупностью взаимодействия биологических (порода и возраст), лесоводственных и биометрических характеристик. Максимально эффективно осаждают и аккумулируют пыль чистые или с небольшой примесью наса ж-дения Березовского, Есаульского и А лтатского боров (П-У классы возраста, полноты 0,8-1,3), фитомасса крон которых составляет 21,4 - 27,0 т/га, хвои 4,8-8,9 т/га, листовой индекс 2,3 -4,2 га/га. Перехват пыли 48-71 % . Менее эффективны насаждения с меньшими полнотами - Дороховский, Пионерский и Зах а-ринский боры. Под пологом этих насаждений сед и-ментация составляет от 50% до 80% от количества на открытом месте. Коэффициент перехвата составляет 48-58% (Скрипальщикова, 1997). Процесс аккумуляции пыли пологом сосняков тесно связан с количеством их фитомассы крон. Коэффициент корреляции между запасами фитомассы крон сосновых древостоев Красноярско-Ачинской лесостепи и количеством техногенной пыли составляет - 0,97.
Проанализировав зависимости фитомассы кроны от запаса древесины, установили, что при изменении запаса от 50 до 400 м3/га они представляют одновершинную кривую с максимальными знач ениями при запасе 200 - 250 м3/га, а при низких запасах она линейная (Онучин, Спицина, 1995).
Также отметим большую изменчивость фитомассы кроны обусловленную различной полнотой, которая изменяется от 0,6 до 1,3 (Бондарев, 1994;Шевелев, 1996,1997).
Для Красноярской лесостепи установлена зав и-симость изменения массы кроны сосн овых древосто-ев от полноты, которая выражается логарифмич е-ским уравнением (рис. ).
Полнота
Рисунок - Изменение массы кроны в сосновых древостоях разной полноты
Мкроны = 26,99 - 28,549 1п(Р), где Мкроны - фитомасса кроны, т/га; Р - полнота древостоя.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведенная нами оценка фитомассы крон с о-сновых древостоев Красноярско -Ачинской лесостепи показала, что процесс аккумуляции пыли пол о-гом сосняков тесно связан с количеством сконце н-
трированной в них фитомассы. Полученные лог а-рифмические зависимости фитомассы кроны от з а-паса и полнот сосновых древостоев в техногенных ландшафтах обнаружили значительную связь между приведенными параметрами, с высокими коэффиц и-ентами корреляции.
Поскольку в настоящее время интенсивность техногенных нагрузок в развивающихся промышленных районах возрастает, учет фитомассы крон насаждений, произрастающих в данных эколог и-ческих условиях и выполняющих роль биофиль т-ров, актуален для своевременного проведения в
них природоохранных мероприятий, с целью по д-держания их средозащитных и средообразующих функций. Подобные исследования на более о б-ширной территории позволят разработать норм а-тивы, необходимые в реализации систем лесох о-зяйственных мероприятий, направленных на п о-вышение продуктивности и комплексного осво е-ния сосновых лесов. Они также могут быть использованы при осуществлении лесного монит о-ринга и экологических программ разного уровня, например при расчете углеродного бюджета ле с-ных экосистем.
Таблица - Лесоводственно-таксационные и биометрические характеристики сосн овых древостоев Красноярско-Ачинской лесостепи
№
Тип леса, бонитет
„ Возраст, „
Состав Полнота
Запас,
м3/га
Фитомасса крон, т/га
Листовой
индекс,
га/га
4
Сосняк осочково-зеленомошный, III
Сосняк зеленомошно-разнотравно-осочковый, II Сосняк осочково-разнотравный, III
Красноярская лесостепь Есаульский бор
10 С 10 С 10 С
120
120
Сосняк осочково-разнотравный, III
5 Сосняк костянично-осочковый, II
6 Сосняк костянично-осочковый
7 Сосняк чернично-брусничноразнотравный, II
8 Сосняк разнотравно-черничнобрусничный, II
9 Сосняк папоротниковоразнотравный, III
10 Сосняк разнотравный, II______
10С
10 С 10 С
120
Березовский бор
120
60 120
Ачинская лесостепь Захаринский бор
10С.едБ 100
Алтатский бор
10 С 80
Дороховский бор
10 С 120
Пионерский бор
10 С 120
1,2 498,0 28,0 2,6
0,8 374,0 37,3 3,6
1,2 529,0 28,0 2,6
0,8 285,0 21,4 2,6
1,3 262,0 18,5 2,3
1,0 354,0 26,5 2,5
0,8 398,0 29,8 3,2
0,9 398,0 27,0 4,2
0,9 228,0 21,6 2,3
0,7 258,8 19,4 3,7
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК
Анучин, Н.П. Лесная таксация [Текст] / Н .П. Анучин -М.: Лесная промышленность, 1982.-352 с.
Бондарев, А.И. Особенности возрастной структуры л и-ственничников севера Средней Сибири [Текст] /
A.И. Бондарев // Лесная таксация и лесоус тройство: Межвуз. сб. науч. тр. - Красноярск: КГТА, 1994. -С. 115-122.
Волкова, В.Г. Общая характеристика и состояние раст и-тельных ресурсов Назаровской котловины. [Текст] /
B.Г. Волкова // Географические условия создания Канско-Ачинского топливно-энергетического комплекса.- Иркутск: ИГ и ДВ СО АН СССР, 1979. - С. 50-56.
Детри, Ж. Атмосфера должна быть чистой. [Текст] :/ Ж.
Детри.- М.: Прогресс,1973. - 380 с.
Диагностика состояния насаждений, подве рженных действию выбросов тепловых электростанций (р е-комендации и прогноз) [Текст].-Красноярск: ИЛиД .Сиб.отделение.-1990.37 с.
Зюбина, В.И. Современное состояние лесистости региона / В.И. Зюбина // Леса КАТЭКа как фактор стабилизации окружающей среды. - Красноярск: ИЛиД СО АН СССР, 1983.
Исаев, А.С. Экологические проблемы поглощения угл е-кислого газа посредством лесовосстановлен ия и лесоразведения в России. [Текст] / А.С. Исаев, [и др.].-М., 1995. - 156 с.
Коротков, И.А. Лесорастительное районирование Ро с-сии и республик бывшего СССР. [Текст] / И.В. Коротков // Углерод в экосистемах лесов и болот Ро с-сии.-Красноярск, 1994. - С.29-47.
Огиевский, В.В. Лесные культуры Западной Сибири / В.В. Огиевский. - М.: Наука, 1966. - 145 с.
Онучин, А.А. Опыт таксации фитомассы сосновых др е-востоев [Текст] / А.А. Онучин, А.Н. Борисов // Лесоведение .- 1984.- N 6. - С.66-71.
Онучин, А.А. Закономерности изменения массы хвои в хвойных древостоях [Текст] / А.А. Онучин, Н.Т. Спицина // Лесоведение.- 1995.- № 5. - С. 48-58.
Поздняков, Л.К. Биологическая продуктивность лесов Средней Сибири и Якутии. [Текст] / Л.К. Поздняков, В.В. Протопопов, В.М. Горбатенко. Красноярск.: ИЛиД СО АН СССР, 1969. - 153 с.
Программа и методика биогеоценотических исследов а-ний. - М.: Наука, 1974. - 336 с.
Протопопов, В.В. Средообразующая роль темнохвойного леса. [Текст] / В.В. Протопопов.- Новосибирск: Наука, 1975. -327 с.
Скрипальщикова, Л.Н. Пылеулавливающие свойства лесных экосистем в лесостепных районах Средней Сибири: автореф. дис... .канд..биол..наук. - Красноярск, 1997. - 19 с.
Скрипальщикова, Л.Н., Харук В.И., Зубарева О.Н., П е-ревозникова В.Д., Грешилова Н.В. Экологический мониторинг техногенных ландшафтов на основе н а-земных и дистанционных данных [Текст] / Л.Н. Скрипальщикова, В.И. Харук, О.Н. Зубарева, В.Д. Перевозникова , Н.В. Грешилова // География и природ. ресурсы.- 2002..-№ 3. - С.31-34.
Стаканов, В.Д., Грешилова Н.В. Годичное аккумулирование углерода лесными экосистемами. [Текст] /
В.Д. Стаканов, Н.В. Грешилова / Лесные экосистемы Енисейского меридиана. - Новосибирск: Издательство СО РАН, 2002. - С. 226-231.
Шевелев, С.Л. Нормативы таксации лиственничников [Текст] / С.Л. Шевелев. - Красноярск: КГТА, 1996.-131с Шевелев, С.Л. Сортиментация лиственничников Сре дней Сибири / С.Л. Шевелев // Лесная таксация и лесоустройство: межвузовский сборник научных трудов.-Красноярск, КГТА, 1997. - С.40-47.
Шугалей, Л.С. Влияние сезонной мерзлоты на почвообразование в лесостепной зоне [Текст] Л.С. Шугалей. // Почвы КАТЭКа.- Красноярск: ИЛиД АН СССР, 1981. - С.65-72.
Поступила в редакцию 23 января 2008 г. Принята к печати 16 мая 2008 г.
