Плотность и содержание сухого вещества в фитомассе насаждений вблизи медеплавильных заводов Урала

ПЛОТНОСТЬ И СОДЕРЖАНИЕ СУХОГО ВЕЩЕСТВА В ФИТОМАССЕ НАСАЖДЕНИЙ ВБЛИЗИ МЕДЕПЛАВИЛЬНЫХ ЗАВОДОВ УРАЛА

Усольцев В.А., Борников А.В, Жанабаева А.С.

Change of density and dry matter content in different fractions of tree biomass in relation to diameter at breast height and distance from copper works is studied.

Обширные пространства фоновой среды Урала в сочетании с наличием крупных длительно действующих источников промышленных загрязнений дают уникальную возможность заниматься экспериментальными работами с целыми экосистемами на уровне территориальных комплексов. На Урале одним из наиболее интенсивных источников токсичных выбросов (главным образом, это соединения серы и тяжелые металлы) в атмосферу является медеплавильное производство, в частности, Карабашский медеплавильный комбинат (КМК) в Челябинской области и Среднеуральский медеплавильный завод (СУМЗ) в Свердловской области. Градиент загрязнений около КМК выражен в большей степени по сравнению с СУМЗ, а окружающие его территории представляют один из наиболее загрязненных участков планеты.

Исследования выполнены в подзоне южной тайги Урала в градиентах загрязнений сосновых и березовых естественных насаждений к северу от КМК и темнохвойных естественных насаждений к западу от СУМЗ. В основу нашего исследования положен метод пробных площадей, заложенных согласно требованиям ОСТ 56-60-83. Вокруг КМК естественные насаждения в радиусе 3-4 км погибли, чего не наблюдается вокруг СУМЗ. Таксационная характеристика пробных площадей приведена в табл. 1.

Наряду с традиционной таксацией древостоев на каждой пробной площади выполнены определения их фитомассы и первичной продукции. Для этого взято по 6-7 модельных деревьев каждой древесной породы в пределах варьирования их диаметров на пробной площади по методике, изложенной ранее [1]. Общее количество модельных деревьев сосны - 42, березы - 56, ели - 34 и пихты - 32. Для перевода показателей массы кроны из свежего в абсолютно сухое состояние и объема древесины и коры ствола - в показатели массы в свежем и абсолютно сухом состоянии от каждого дерева взяты образцы (табл. 2): у деревьев хвойных пород от каждой трети кроны по вертикальному профилю по одной навеске хвои и ветвей, а у березы - по одной навеске, без разделения кроны на секции. У стволов деревьев взяты выпилы на относительных высотах h = 0,2; 0,5 и 0,8 от общей высоты дерева и выполнены у каждого замеры массы и объема древесины и коры. Определена плотность каждой фракции, в свежем

-5

состоянии р и базисная (условная) плотность Рь (кг/м ), а также термовесовым способом - содержание сухого вещества S, %. Базисная (условная) плотность рассчитана по формуле p*(S/100).

Таблица 1 - Таксационная характеристика сосновых, березовых и елово-пихтовых насаждений в градиентах загрязнений от КМК и СУМЗ

ь*, км Породный состав Возраст, лет Класс бонитета Средняя высота, м Средний диаметр, см Число стволов, экз./га Площадь сечений, м2/га Запас древостоя, м3/га

Сосновые древостои

4,2 7С3Б+Ос 80 III 20,6 26,9 392 16,0 158

6,6 8С1Б1Ос 80 III 19,8 28,4 440 26,3 255

8,3 8С1Б1Лц 80 III 19,5 23,8 560 25,6 240

9,5 7С3Б 70 II 18,6 28,4 434 27,2 266

13,8 10С+Б 80 II 20,6 27,7 591 32,5 310

32,0 8С2Б 80 II 20,3 28,5 600 35,0 339

Березовые древостои

3,8 10Б+С 50 IV 14,2 15,3 1072 19,4 151

4,8 9Б1С 45 III 13,7 14,1 1178 17,6 134

8,5 10Б+С+Е 40 III 15,0 14,9 1239 21,8 168

9,1 10Б+С 45 III 15,1 15,1 1217 21,6 166

13,1 10Б+С 50 II 19,5 21,5 740 26,6 233

17,5 7Б2С1Ос 50 III 17,8 21,0 796 25,6 225

31,0 10Б+Лп 40 III 16,0 17,9 856 22,2 187

Елово-пихтовые древостои

1,0 4Е3П2Б1С 74 IV 13,7 14,3 1365 21,2 149

2,0 4Е4П1Б1Ос 86 IV 16,0 15,0 1997 34,7 262

4,0 6Е3П1Б+Ос 114 III 22,6 23,0 1181 42,1 388

7,0 2Е5П3Б+Ос 90 III 21,4 22,3 1102 43,1 386

30,0 3Е6П1Б 100 III 22,3 22,7 1056 42,7 386

*Примечание. Ь - здесь и далее расстояние от источника загрязнений.

Таблица 2 - Количество выполненных определений квалиметрических показателей фитомассы деревьев_

Фракция фитомассы Древесная порода

Сосна Береза Ель Пихта

Древесина ствола 126 168 99 96

Кора ствола 126 168 99 96

Ветви 102 56 89 82

Хвоя, листва 102 56 89 82

Установлено, что содержание сухого вещества древесины ствола у всех пород имеет тенденцию к увеличению, коры ствола - к снижению по мере удаления от источника загрязнений, а по плотности показатели имеют противоположные закономерности, хотя и недостаточно четкие. Содержание сухого вещества в ветвях у сосны в том же направлении снижается, у ели и пихты возрастает, у березы отсутствует, а в листве (хвое) определенной закономерности названного показателя не выявлено ни у одной породы.

Таблица 3 - Квалиметрические показатели фитомассы деревьев в градиен-

тах загрязнений

L, км h Ствол Крона

Древесина Кора Ветви Хвоя, листва

£ Р Рь £ Р Рь £ £

Сосна

4,2 0,2 0,598±0,042 689±89 413±30 0,472±0,031 914±315 431±145 0,498±0,018 0,492±0,033

0,5 0,535±0,064 728±92 389±10 0,498±0,065 1129±272 562±116

0,8 0,507±0,064 774±146 392±63 0,511±0,075 1169±254 597±113

6,6 0,2 0,545±0,054 750±26 409±46 0,471±0,050 618±39 291±46 0,465±0,019 0,484±0,010

0,5 0,503±0,050 775±36 390±33 0,592±0,023 660±182 391±101

0,8 0,451±0,038 858±85 386±39 0,566±0,074 925±277 524±114

8,3 0,2 0,537±0,064 764±70 410±33 0,455±0,023 654±161 297±66,8 0,461±0,013 0,467±0,018

0,5 0,492±0,064 762±79 375±24 0,531±0,075 990±342 526±143

0,8 0,445±0,027 841±93 375±29 0,533±0,091 1003±207 534±32

9,5 0,2 0,589±0,038 707±125 416±60 0,501±0,078 594±135 298±53 0,471±0,013 0,475±0,023

0,5 0,554±0,038 681±84 377±31 0,598±0,030 760±142 454±86

0,8 0,476±0,059 831±96 396±44 0,607±0,053 834±116 506±56

13,8 0,2 0,601±0,041 759±106 456±49 0,497±0,039 636±195 316±86 0,475±0,015 0,487±0,030

0,5 0,568±0,037 741±81 421±37 0,562±0,048 879±131 494±85

0,8 0,494±0,050 852±109 421±67 0,546±0,051 1076±205 588±90

32 0,2 0,565±0,032 689±43 389±17 0,551±0,082 657±165 363±119 0,451±0,024 0,453±0,027

0,5 0,522±0,038 723±67 377±35 0,634±0,051 736±53 467±55

0,8 0,449±0,032 821±57 368±48 0,624±0,076 903±178 563±86

Береза

3,8 0,2 0,588±0,025 923±43 542±25 0,346±0,019 986±173 341±69 0,524±0,022 0,391±0,009

0,5 0,542±0,030 964±33 523±25 0,345±0,017 916±96 316±35

0,8 0,518±0,027 979±131 508±86 0,352±0,013 1080±228 381±89

4,8 0,2 0,578±0,040 912±43 527±26 0,341±0,032 942±173 321±70 0,531±0,032 0,413±0,044

0,5 0,535±0,023 963±37 515±19 0,339±0,021 983±130 333±45

0,8 0,532±0,019 930±70 495±31 0,350±0,018 1192±272 417±86

6,8 0,2 0,628±0,043 817±47 513±29 0,330±0,019 844±140 279±45 0,541±0,034 0,391±0,007

0,5 0,547±0,012 915±47 500±25 0,349±0,029 964±154 337±48

0,8 0,547±0,031 879±70 481±35 0,351±0,021 1348±722 473±259

8,5 0,2 0,599±0,049 847±79 507±38 0,394±0,017 945±55 373±16 0,504±0,028 0,366±0,017

0,5 0,540±0,018 940±45 508±25 0,396±0,014 914±105 362±43

0,8 0,521±0,019 901±57 470±35 0,399±0,019 1293±662 516±254

12,3 0,2 0,672±0,015 860±230 578±152 0,361±0,049 1049±372 379±125 0,529±0,020 0,364±0,014

0,5 0,559±0,047 860±45 481±21 0,358±0,021 1045±194 374±74

0,8 0,508±0,015 867±50 440±24 0,358±0,016 1109±273 397±105

13,1 0,2 0,635±0,041 802±65 509±27 0,333±0,015 900±224 300±79 0,541±0,015 0,393±0,020

0,5 0,577±0,029 867±40 500±22 0,350±0,015 1049±166 368±67

0,8 0,553±0,028 917±64 507±31 0,365±0,020 1147±200 419±77

17,5 0,2 0,653±0,027 777±35 507±17 0,343±0,040 855±71 294±41 0,544±0,015 0,373±0,018

0,5 0,543±0,023 912±60 496±19 0,344±0,024 1033±293 355±113

0,8 0,525±0,013 906±50 476±30 0,361±0,028 1142±182 413±66

31 0,2 0,683±0,036 761±50 520±32 0,328±0,015 745±195 245±66 0,533±0,015 0,377±0,017

0,5 0,590±0,052 830±66 490±22 0,332±0,025 791±79 262±25

0,8 0,530±0,030 890±57 472±30 0,362±0,019 1073±337 389±120

Ель

1 0,2 0,505±0,077 785±145 396±49 0,478±0,065 780±258 372±116 0,565±0,030 0,488±0,021

0,5 0,458±0,096 850±189 389±39 0,451±0,041 820±140 370±62

0,8 0,469±0,052 854±46 401±43 0,490±0,180 862±291 423±124

2 0,2 0,516±0,091 718±41 370±60 0,450±0,041 760±118 342±65 0,563±0,028 0,463±0,020

0,5 0,494±0,105 886±158 437±118 0,434±0,033 1059±349 459±171

0,8 0,438±0,072 906±107 397±106 0,470±0,055 769±128 361±73

4 0,2 0,503±0,070 750±168 377±99 0,458±0,033 1033±331 473±141 0,578±0,094 0,486±0,063

0,5 0,430±0,109 781±142 335±54 0,428±0,046 835±69 358±42

0,8 0,398±0,089 909±127 362±66 0,409±0,091 959±220 393±107

7 0,2 0,481±0,051 753±63 363±38 0,416±0,077 959±334 399±69 0,591±0,036 0,478±0,030

0,5 0,438±0,057 803±56 352±36 0,429±0,042 814±149 349±70

0,8 0,384±0,046 876±39 337±48 0,409±0,038 993±321 406±152

30 0,2 0,543±0,050 729±76 396±44 0,445±0,033 801±150 357±57 0,621±0,082 0,485±0,030

0,5 0,497±0,047 858±238 426±139 0,445±0,036 911±84 405±59

0,8 0,437±0,054 1119±424 489±149 0,442±0,042 1163±427 514±159

Пихта

1 0,2 0,440±0,023 815±85 358±40 0,467±0,046 813±232 380±93 0,481 ±0,019 0,436±0,014

0,5 0,415±0,027 816±4 339±8 0,451±0,043 805±218 363±72

0,8 0,407±0,039 906±57 368±41 0,408±0,042 921±161 375±71

2 0,2 0,452±0,035 771±65 348±28 0,463±0,035 873±117 404±59 0,503±0,017 0,439±0,011

0,5 0,419±0,027 836±109 350±31 0,458±0,032 835±119 382±71

0,8 0,409±0,031 879±67 359±31 0,435±0,040 762±140 331±88

4 0,2 0,433±0,037 740±161 320±55 0,491±0,037 772±199 379±100 0,488±0,019 0,437±0,014

0,5 0,424±0,036 797±71 338±27 0,452±0,039 797±109 360±73

0,8 0,400±0,055 889±93 355±24 0,419±0,049 673±259 282±107

7 0,2 0,454±0,042 757±117 344±41 0,455±0,012 939±158 427±84 0,480±0,021 0,445±0,010

0,5 0,428±0,048 747±82 320±36 0,432±0,015 886±105 382±55

0,8 0,366±0,029 861±55 315±20 0,397±0,040 922±281 365±42

30 0,2 0,462±0,043 717±70 332±22 0,460±0,025 814±91 374±53 0,512± 0,068 0,438±0,013

0,5 0,457±0,060 748±61 342±26 0,449±0,015 1008±267 453±127

0,8 0,435±0,059 843±125 367±44 0,436±0,028 916±108 400±51

Литература

1. Усольцев В.А. Биологическая продуктивность лесов Северной Евразии: методы, база данных и ее приложения. - Екатеринбург: УрО РАН, 2007. - 637с.