Состояние самосева и подроста сосны обыкновенной при загрязнении лесных почв цинком (модельный опыт)

СОСТОЯНИЕ САМОСЕВА И ПОДРОСТА СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ

ПРИ ЗАГРЯЗНЕНИИ ЛЕСНЫХ ПОЧВ ЦИНКОМ (МОДЕЛЬНЫЙ

ОПЫТ)

Рыкова Т.В., Мартынюк А.А., Касимов В.Д

Pine young generation condition (natural regeneration, sprouting, undergrowth) with zinc applications in pine stands and Scotch pine seeds germination studies in laboratory experimental options are given.

Техногенное загрязнение приводит к трансформации лесных сообществ, а иногда и их полной деградации. Это обусловило проведение экспериментальных работ по определению предельно допустимых нагрузок цинка на сосновые насаждения. Устойчивость леса рассматривалась на следующих уровнях пространственно-территориальной структуры фитоценоза:

- древостой;

- подрост;

- подлесок;

- живой напочвенный покров.

В данной статье рассматривается устойчивость молодого поколения сосны (всходы, самосев, подрост), при разных дозах внесения цинка в сосновые насаждения и данные вегетационного определения грунтовой всхожести семян сосны.

Возрастная структура естественного возобновления сосны определялась в соответствии с ОСТ - 108 - 98:

- всходы сосны - растения возрастом до 1 года;

- самосев - молодые растения семенного происхождения в возрасте 2-5

лет;

- подрост - молодое поколение растений старше 2-5 лет, способное образовать новый древостой.

В августе 2000года в условиях Подмосковной Мещеры под пологом 60 -летнего насаждения сосны (сосняк зеленомошник; бонитет - I; полнота- 0,6; запас -290м3/га ) был заложен опытный участок. Цинк вносился в виде соли Zn (NO3)2 в следующих количествах (в расчете на 20 см слой почвы): 23 мг/кг (ПДК); 100; 300; 500; 750 и 1000 мг/кг. Учет состояния самосева и подроста сосны проводили в двукратной повторности, по следующей шкале: 1- без признаков ослабления; 2- ослабленные; 3- усыхающие; 4- сухие.

Анализ состояния возобновления сосны дается в таблице 1. За период наблюдений (2001-2003гг.) сохранилась тенденция снижения количества всходов, самосева и подроста сосны (количество в 2003г. относительно исходного количества в 2001г.) особенно при дозах свыше 300мг/кг Zn (от сохранности 14.2% и до полной гибели).

Вместе с тем отмечается появление значительного количества всходов сосны на 3-й год проведения опыта на контроле при дозе внесения цинка на уровне ПДК и дозе равной 100 мг/кг; при дозе внесения Zn свыше 300 мг/кг

количество всходов к 2003г. резко уменьшается из -за токсичности субстрата, составляя 23,5 - 3,5 % от контроля.

Таблица 1- Состояние самосева и подроста сосны при разной дозе внесения цинка в почву

Доза внесен ия цинка, шт Год учета Количес тво всходов, шт. Количество самосева и подроста по градациям высот, шт Наличие всходов, шт Сохранность, самосева и подроста, %

6-10 см 10-20 см 20-30 см Свыше 30 см Всего, шт

Контр оль 2001 95 34 60 39 - 133

2002 97 28 64 44 20 156

2003 199 9 12 47 15 83 199 62,4

23 мг/кг 2001 76 20 37 42 22 121

2002 79 34 40 35 21 130

2003 203 21 29 26 22 98 203 81,0

100 мг/кг 2001 134 83 124 23 - 230

2002 60 54 86 36 1 177

2003 193 20 27 40 11 98 193 43,0

300 мг/кг 2001 92 32 70 29 13 204

2002 22 17 12 4 3 26

2003 47 7 14 5 3 29 47 14,2

500 мг/кг 2001 74 52 54 43 5 154

2002 11 4 1 - 5 10

2003 33 1 2 1 - 4 33 2,6

750 мг/кг 2001 66 32 26 15 3 76

2002 5 - 2 - - 5

2003 15 - 3 - - 5 15 6,5

1000 мг/кг 2001 60 50 88 38 - 196

2002 - - - - - -

2003 7 - - - - - 7 0

Для уточнения степени влияния условий среды на прорастание семян сосны в лабораторных условиях было проведено исследование всхожести семян.

Для этого в сосуды с почвой вносился азотнокислый цинк /^N0 3)2 в виде водного раствора с содержанием токсического вещества согласно вариантам опыта

Объем раствора рассчитывался с учетом полной влагоемкости почвы. Расчет полной влагоемкости производился по формуле:

ёу=1.1г/см - объемная масса (плотность) ё=2.5г/см3- удельная масса

ПВл = = — = 50.9 = 30.54% 11

где Р0бщ-общая пористость почвы

Р б = ^ ~ а°бщ х 100% - 0,56 - 56%

Для опыта использовались семена 1 класса качества. Всходы поливались дистиллированной водой, в объеме обеспечивающем полную влагоемкость почвы. Недостаток влаги определялся взвешиванием сосуда с почвой. Подсчет всходов семян проводился каждый 3й день в течение 15 дней (после начала появления всходов). Взошедшими считались семена с длиной корешка не менее длины семени (фаза «ключика»). Результаты лабораторного опыта даны в таблице 2.

Таблица 2 - Всхожесть и энергия прорастания семян сосны в вариантах опыта

Доза 2п(Ш3)2, Энергия Всхожесть % всходов от

мг/кг прорастания семян (за 30 контроля

семян на 15 дней), %

день, %

Контроль 40 90 -

23 (ПДК) 30 70 80

100 10 50 55

300 20 45 50

500 10 35 39

750 - 20 22

1000 - 5 5

По результатам лабораторного опыта установлено, что при дозах внесения цинка более 300 мг/кг энергия прорастания семян снижается в 2 и более раз, всхожесть семян падает в 2.5-18 раз, количество всходов от контроля составляет от 50 % до 5%.

Изучение механизма воздействия избытка тяжелых металлов ^п, №) на прорастание семян пшеницы [1] показало, что в околокорневом растворе происходит выход электролита из корней проростков, что повлияло на увеличение проницаемости мембран корней и снижение индексов устойчивости корней проростков (отношение прироста корней в растворе с металлом к приросту корней на контроле). В эксперименте отмечено, что цинк легко передвигается в надземную часть проростков: содержание по сравнению с контролем выше в 3.5 раза и в 1.5 раза - по содержанию в корнях. Установлено [2], что большинство видов растений не обладает механизмом, препятствующим поступлению цинка при его высокой концентрации во внешней среде. Таким образом, данные по сохранности всходов, самосева и подроста сосны в условиях полевого опыта, подтверждаются также и лабораторным экспериментом.

Анализ результатов полевого и вегетационного опытов показал, что практически необратимые изменения в состоянии естественного возобновления сосны возникают при дозе внесения цинка более 300 мг/кг.

Литература

1. Беляева А.И. Игошина Т.И. Оценка устойчивости растений к тяжелым металлам в модельном эксперименте (на примере Тпейеит aestvum Ь.) Растительные ресурсы, вып 4. 2003.- с. 108-117.

2. Устойчивость к тяжелым металлам дикорастущих видов. Под ред. Алексеевой -Поповой. -Ленинград, 1991.- 214с.