CC BY
17
УДК 630* 907.1
СОСТОЯНИЕ ХВОЙНЫХ ДРЕВОСТОЕВ В ЗОНЕ ДЕЙСТВИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ
С.А. Чжан, Е.М. Рунова, О.А. Пузанова
ГОУ ВПО «Братский государственный университет» 665709 Братск, ул. Макаренко, 40; e-mail: [email protected]
Приводится оценка жизнеспособности хвойных древостоев в районе Братского алюминиевого завода по м а-териалам экологического мониторинга.
Ключевые слова: атмосферное загрязнение, состояние древостоев, алюминиевое производство, таксацио н-ные показатели
An assessment of the viability of coniferous trees in the area of Bratsk aluminum plant materials for environmental monitoring.
Key words: atmospheric pollution, the state stands, aluminum production, taxation rates
ВВЕДЕНИЕ
На протяжении последних десятилетий под влиянием атмосферного загрязнения в состоянии лесных экосистем происходят серьезные изменения. Наиболее напряженная обстановка сложилась вокруг города Братска. Высокая концентрация пр о-мышленных предприятий, загрязняющих атмосферу наиболее токсичными для растений фтористыми эмиссиями, а также серосодержащими соединени я-ми, окислами азота и хлором, привела к усыханию насаждений на обширной площади (Михайлова, Кочмарская, Анциферова, Плешанов, 1994). В силу этих обстоятельств в районе города Братска на различном удалении от предприятий-загрязнителей был заложен ряд постоянных пробных площадей, на которых будут вестись детальные и сследования динамики степени повреждения деревьев в резул ь-тате химического воздействия этих предприяти й, в рамках экологического мониторинга.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Основным методом сбора информации о с о-стоянии древесной растительности являлось пол е-вое обследование насаждений на постоянных про б-ных площадях. Пробные площади закладывались, как можно ближе к одному из постов наблюд ения за загрязнением воздуха, чтобы постоянно иметь данные о наличии и концентрации загрязняющих веществ в атмосфере ( Методика организации и проведения работ по мониторингу лесов СССР, 1987). При этом участки леса, отводимые под пробные площади, не должны иметь явно выраженных признаков влияния других факторов.
Постоянные пробные площади закладывались по стандартной методике (ОСТ 56 -69-85 «Пробные площади лесоустроительные») и подробно описа н-ным 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 ре лье-фа. Количество деревьев на постоянных пробных площадях составляло 100 штук. Оценивалось сан и-тарное состояние насаждений, кроны деревьев верхнего яруса (характер охвоения, продолжител ь-ность жизни хвои, размеры, цвет и величина некр о-за на листьях, наличие сухих ветвей и суховершин-ностей). Особое внимание при этом уделяли древ о-стою - 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 обраб атывались статистическим методом с вычислением сре дних значений.
Пробные площади были заложены по зонам влияния промышленных выбросов: 1 - зона сильного загрязнения, протяженность зоны на се вер от главного источника загрязнения алюминиевого з авода примерно 20 км, на юг - 20-22 км, на запад - 12 км, на восток - 12-13 км. Зона характеризуется высоким и устойчивым уровнем загрязнения окр ужающей среды; 2 - зона среднего загрязнения, внешняя граница зоны находится на расстоянии от алюминиев ого завода на север до 40 км, на юг до 28 км, на запад - 18-20 км, на восток - 16-18 км. Зона характеризуется относительно высоким уровнем загрязнения ср еды; 3 - зона слабого загрязнения, точные границы зоны не устанавливаются. Внешняя граница зоны от источника загрязнения находится в р адиусе до 50-60 км. Контрольные пробные площади были заложены в разных направлениях фоновой зоны.
Пробные площади заложены в наиболее ра с-пространенном типе леса разнотравном; возраст древостоев колеблется от 50 до 120 лет; в основном древостои чистые сосновые с небольшой примесью лиственницы и других пород; класс б о-нитета - III.
Жизненное состояние деревьев на постоя нных пробных площадях оценивалось в баллах по методике описанной в «Санитарных правилах в леса РФ»: I - здоровые деревья без признаков ослабления; II- ослабленные, со слабой ажурной кроной с потерей до 1/3 хвои; III- сильно ослабленные, с ажурной кроной, укороченным приростом, усыха-нием до 1/3 ветвей и потерей 2/3 хвои; IY - усыхающие, с сильно ажурной кр оной, усыхание до 2/3 ветвей, потерей более 2/3 хвои; Y - свежий сухостой, усохшие деревья в текущем или прошлом в е-гетационном периоде, с темной или бурой хвоей; YI- старый сухостой, хвои нет, кора и мелкие в е-точки частично или полностью опали.
Результаты изучения обобщались в виде та блиц, графиков, показывающих влияние промышленных выбросов на состояние древостоев. Экспериментальные данные обработаны статич ески.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
По результатам исследований по каждой пробной площади были построены завис имости высоты от диаметра, а также балла состояния др евостоев и рассчитаны уравнения параметров. На рисунке 1 представлена зависимость между таксацио нными показателями пробной площади в зоне слабого во з-действия антропогенных факторов в радиусе свыше 20 км от источника загрязнения.
Рисунок 1 - Зависимость между диаметром и высотой сосны в зоне слабого загрязнения
Ь = 2,8632а ^ = 0,3705 (1)
где а - диаметр, см; Ь - балл категории состояния На рисунках 2-4 видно, что сосновый древостой в зоне слабого загрязнения находится еще в здор о-вом состоянии, т.к. средний балл категории состояния в момент закладки составил 1,8.
1 3,5 и
о
1,5--
1--♦♦-
0,5 -|-,-,-,-
40 50 60 70 80
А,лет
Рисунок 2 - Зависимость между возрастом и баллом категории состояния в зоне слабого загряз нения
Зависимость между возрастом и баллом катег о-рии состояния можно описать следующим уравнением:
у = 0,0016х 2 - 0,1708х + 6,7151, К 2 = 0,4228 (2) где х - возраст, лет; у- балл категории состояния
i 3,5 -,
X
CK
g 3 -
1,5--
1 ■ ■
0,5--
0 -|-,-,-,-,-,-,-,-
8 10 12 14 16 18 20 22 24
Д,см
Рисунок 3 - Зависимость между диаметром и баллом категории состояния в зоне слабого загрязнения
Зависимость между диаметром и баллом кат е-гории состояния можно описать следующим ура в-нением:
у = 0,0069х 2 - 0,2234х + 3,9583, К 2 = 0,3218 (3)
у = 0,0069х 2 - 0,2234х + 3,9583 К2 = 0,3218
где х - диаметр, см; у- балл категории состояния
Н,м
Рисунок 4 - Зависимость между высотой и баллом категории состояния в зоне слабого загрязн ения
Зависимость между высотой и баллом категории состояния можно описать следующим уравн е-нием:
у = -0,0186х 2 + 0,2917х + 1,2301, К 2 = 0,4289 (4)
где х - высота, м; у- балл категории состояния
На рисунке 5 представлена зависимость ме жду таксационными показателями пробной площ а-ди в зоне среднего воздействия антропогенных факторов в радиусе до 20 км от источника загрязнения.
10 14 18 22 26 30 34 38 42 46
Д,см
Рисунок 5 - Зависимость между диаметром и выс отой сосны в зоне среднего загрязнения
у = -0,0127х 2 + 1,1244х - 1,4911, К 2 = 0,7286 (5)
где у- высота, м; х - диаметр, см На рисунках 6-8 видно, что сосновый древостой в зоне среднего загрязнения находится в ослабленном состоянии, т.к. средний балл категории состо я-ния в момент закладки составил 2,5.
1,5 1
140 160 А,лет
Рисунок 6 - Зависимость между возрастом и баллом категории состояния в зоне среднего загрязн ения
Зависимость между возрастом и баллом катег о-рии состояния можно описать следующим уравнением:
у = 0,0014х 2 - 0,0045х + 1,3893, К 2 = 0,4222 (6)
где х - возраст, лет; у- балл категории состояния
3,5
8 25
о 2,5
1,5 1
0,5
12
16
20
24
28
32 36 Д,см
Рисунок 7 - Зависимость между диаметром и баллом категории состояния в зоне среднего загрязн ения
Зависимость между диаметром и баллом кат е-гории состояния можно описать следующим ура в-нением:
у = 0,0014х 2 - 0,0427х + 1,6519,
(7)
К2 = 0,4156
где х - диаметр, см; у- балл категории состояния
§ 3,5
I
5 3 ¡3 3
О О
с 2,5 го ш
2 1,5 1
0,5
20 Н,м
Рисунок 8 - Зависимость между высотой и баллом категории состояния в зоне среднего загрязн ения
Зависимость между высотой и баллом катег о-рии состояния можно описать следующим уравнением:
у = -0,0233х 2 + 0,8696х + 12,356, К2 = 0,3387
(8)
где х - высота, м; у- балл категории состояния На рисунке 9 представлена зависимость между таксационными показателями пробной площ ади в зоне сильного воздействия антропогенных факт о-ров в радиусе до 12 км от источника загрязнения.
44
Д,см
Рисунок 9 - Зависимость между диаметром и высотой сосны в зоне сильного загрязнения
К2 = 0,817
(9)
где И - высота, м; (1- диаметр, см На рисунках 10-12 видно, что сосновый древостой в зоне сильного загрязнения находится в сильно-ослабленном состоянии, т.к. средний балл категории состояния в момент закладки составил 3,3.
3
с 2,5
2
3
2
И = -0,0022а 3 + 0,2129а 2 - 6,2027а + 73,539
0
8
Рисунок 10 - Зависимость между возрастом и баллом категории состояния в зоне сильного загря знения
Зависимость между возрастом и баллом катег о-рии состояния можно описать следующим уравн е-нием:
у = 0,0014х 2 - 0,201х + 8,2294, К2 = 0,624 (10) где х - возраст, лет; у- балл категории состояния
Рисунок 11 - Зависимость между диаметром и баллом категории состояния в зоне сильного загрязн ения
Зависимость между диаметром и баллом кат е-гории состояния можно описать следующим ура в-нением:
у = 0,0127х 2 - 0,6538х + 9,683, К 2 = 0,4489 (11) где х - диаметр, см; у- балл категории состояния
Н,м
Рисунок 12 - Зависимость между высотой и баллом категории состояния в зоне сильного загрязнения
Зависимость между высотой и ба ллом категории
состояния можно описать следующим уравнением:
у = -0,004х 2 + 0,3338х - 3,036, К2 = 0,4288 (12)
где х - высота, м; у- балл категории состояния
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Проанализировав результаты постоянных пробных площадей можно сделать следующие в ы-воды: под влиянием техногенного воздействия у с-коряются процессы распада приспевающих и сп е-лых древостоев, что является свидетельством ярко выраженной техногенной сукцессии. Нарушается корреляция между средней высотой и средним диаметром, резко ухудшается жизненное состояние древостоев.
По среднему баллу категории состояния, кот о-рый рассчитывался как средневзвешенная велич и-на по каждой пробной площади, видно, что в ц е-лом средневозрастные и приспевающие древостои находятся в сравнительно удовлетворительном состоянии (средний балл составляет от 2,5 до 3). Четко прослеживается зависимость между сре д-ним баллом категории состояния пробной площ а-ди и расстоянием от исто чника загрязнения.
ВЫВОДЫ
На основании полученных данных можно м о-делировать некоторые процессы , происходящие в насаждениях региона: динамику изменения сре д-него балла категории состо яния в зависимости от времени воздействия промышленных эмиссий; зависимость между высотой и диаметром в пор а-женных древостоях и на основании полученных данных определить уровень снижения продукти в-ности насаждений. Использование полученных математических моделей позволяет прогнозир о-вать уровень деградации насаждений. По резул ь-татам прогноза будет разработан комплекс мероприятий по ведению хозяйства в районе г. Братска.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Методика организации и проведения работ по монитори н-гу лесов СССР (в рамках Международной С овместной Программы по оценке мониторинга воздействия загрязнений воздуха леса в регионе Европейской Экономической Комиссии ООН) - Пушкино, 1987. - 45 с. Михайлова, Т.А. Эколого-физиологическое состояние лесов, загрязняемых промышленными эмиссиями: автореферат дисс... доктора биол. наук / Т.А. Михайлова - Иркутск - 1997. Михайлова, Т.А. Воздействие промышленных эми ссий на хвойные леса Приангарья / Т.А. Михайлова [и др.] // Оценка состояния водных и наземных экологических систем: Экологические проблемы Приангарья. - Новосибирск: ВО "Наука". Сибирская издательская фирма,1994. - С. 127-131.
Поступила в редакцию 5 октября 2007 г. Принята к печати 27 августа 2008 г.
