Особенности радиального прироста корневой древесины сосны обыкновенной в условиях Липецкой области

УДК 574.23

ОСОБЕННОСТИ РАДИАЛЬНОГО ПРИРОСТА КОРНЕВОЙ ДРЕВЕСИНЫ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ В УСЛОВИЯХ ЛИПЕЦКОЙ ОБЛАСТИ

© Ю.Ф. Зарипов, Г.А. Зайцев

Ключевые слова: промышленное загрязнение; сосна обыкновенная; корневая система; радиальный прирост. Изучены особенности радиального прироста корневой древесины сосны обыкновенной в условиях Липецкой области (Грязинское, Елецкое и Тербунское лесничества). Установлено, что в условиях загрязнения отмечается снижение радиального прироста корневой древесины.

В условиях промышленного загрязнения насаждения древесных растений способны исполнять роль фитофильтра, очищая воздух от эксгалатов путем механического осаждения твердых частиц, частичного поглощения и детоксикации токсикантов [1-2]. На сегодняшний день предметом интенсивного исследования многих ученых является изучение влияния промышленных загрязнителей на надземную часть

древесных растений (рост в высоту, характер ветвления, состояние хвои, листьев и генеративных органов) [3]. Однако рост древесных растений зависит не только от работы фотосинтезирующего аппарата, но и состояния корневой системы [4-5]. Практически отсутствуют данные по особенностям радиального прироста скелетных корней древесных растений в условиях загрязнения.

Рис. 1. Картосхема расположения изученных насаждений сосны обыкновенной

Липецкая область является крупным промышленным регионом. Крупнейшими городами области являются Липецк (509,1 тыс. жителей) и Елец (107,0 тыс. жителей). На территории области располагается один из крупнейших комбинатов черной металлургии России ОАО «Ново-Липецкий металлургический комбинат» (НЛМК), на долю которого приходится 80 % всех выбросов в атмосферу от стационарных источников Липецкой области. По состоянию на 2011 г. объем выбросов от НЛМК составил 277,6 тыс. т, и предприятие занимает 4-е место во Всероссийском перечне предприятий с наибольшим объемом выбросов от стационарных источников [6-7]. Всего в 2011 г. объем валовых выбросов в атмосферу Липецкого промышленного центра составил 349,188 тыс. т, из которых 84,6 % приходится на стационарные источники [7]. В атмосферу Елецкого промышленного центра в 2011 г. поступило 12,833 тыс. т промышленных выбросов, из которых только 26 % приходится на стационарные источники [7]. В структуре промышленных выбросов, поступающих в атмосферу Липецкой области, большая часть приходится на СО (71,4 %), углеводороды (8,9 %), твердые частицы (7,0 %) и NOI (5,8 %) [6-7].

Целью работы было изучение радиального прироста скелетных корней сосны обыкновенной (Ріпт яуЬв-зМз L.) в условиях Липецкой области. Пробные площади в насаждениях сосны обыкновенной были заложены на территории Грязинского (Липецкий промыш-

ленный центр), Елецкого (Елецкий промышленный центр) и Тербунского лесничеств (рис. 1).

На территории Липецкого промышленного центра пробные площади располагались в непосредственной близости от НЛМК (район агломерационной фабрики) и Липецкой ТЭЦ-2, в качестве относительного контроля были заложены пробные площади в 17,5 км к северу от НЛМК (окрестности села Капитанщино). На территории Елецкого промышленного центра пробные площади были заложены в парке 40-летия Октября, который располагается в непосредственной близости от трассы Р-119 Орел-Тамбов, которая ранее являлась участком федеральной трассы М-4 «Дон» (в настоящее время - бесплатный дублер трассы М4). В качестве относительного контроля были заложены пробные площади в 17 км к юго-западу от Елецкого промышленного центра (окрестности села Паниковец). Все пробные площади располагались в культурах сосны обыкновенной (возраст 40 и более лет). Пробные площади на территории Тербунского лесничества заложены в 10 км к западу от села Тербуны.

Закладку и описание пробных площадей (ПП) проводилась по методике В.Н. Сукачева [8]. Краткая таксационная характеристика насаждений приведена в табл. 1.

Отбор кернов скелетной древесины сосны обыкновенной проводили при помощи возрастного бурава Haglof (Швеция). На каждой пробной площади у

Таблица 1

Краткая таксационная характеристика насаждений сосны обыкновенной в условиях Липецкой области.

№№/расположение Состав древостоя Средний диаметр, см Средняя высота, м Относительное жизненное состояние, Lv

Липецкий промышленный центр

1 / Загрязнение 9С1Б 30 28 70

2 / Контроль 10С 28 30 85

Елецкий промышленный центр

3 / Загрязнение 10С 28 24 75

4/Контроль 10С 24 17 80

Тербунское лесничество

5 10С 35 2 85

Липецкий промышленный центр

Годы

Рис. 2. Радиальный прирост корневой древесины сосны обыкновенной (Ртыз зуЬвзМз L.) в условиях Липецкого промышленного центра

Елецкий промышленный центр

Годы

Рис. 3. Радиальный прирост корневой древесины сосны обыкновенной (Ртыз зуЬвзМз L.) в условиях Елецкого промышленного центра

Тербунское лесничество

4 1

3,5 -3 -

2

2 2,5 -у-

и о

О 2 -

а

£ 1,5 -1 -0,5 -0 -

сосососососоетететететететететет

Годы

Рис. 4. Радиальный прирост корневой древесины сосны обыкновенной (Ртыз зуЬвзМз ^) в условиях Тербунского лесничества

10 модельных деревьев обнажались скелетные корни, из которых отбирались керны для дальнейшего анализа.

Определение величины радиального прироста проводили на измерителе параметров кернов Corim Maxi (Германия) с точностью до 0,01 мм.

Исследования показали (рис. 2), что в условиях Липецкого промышленного центра радиальный прирост скелетной древесины в целом ниже по сравнению с контролем. Радиальный прирост в условиях загрязнения составляет 1,27-2,14 мм, в контроле - 1,56-2,56 мм. Максимальный радиальный прирост скелетной древесины в условиях загрязнения отмечается в 1996 г., в условиях контроля - в 1985 г. Минимальный прирост -в 2011 и 2012 гг., соответственно. Можно выделить три условных периода роста корневой древесины сосны: первое десятилетие (1984-1993 гг.), когда радиальный прирост в контроле выше, второе десятилетие (19942003 гг.), когда радиальный прирост на уровне и выше контрольных значений, и третье десятилетние (20042013 гг.), когда радиальный прирост скелетной древесины в условиях контроля снова выше по сравнению с условиями загрязнения.

Анализ радиального прироста корневой древесины в условиях Елецкого промышленного центра (рис. 3) показал, что в условиях загрязнения прирост ниже по сравнению с контролем.

Радиальный прирост в условиях загрязнения составляет 1,83-2,56 мм, в контроле - 2,11-3,18 мм. Минимальный радиальный прирост корневой древесины сосны в условиях Елецкого промышленного центра отмечается в те же годы, что и в условиях Липецкого промцентра (2011 г. - в условиях загрязнения, 2012 г. -в условиях контроля). Максимум радиального прироста в условиях загрязнения (Елецкий промцентр) отмечен в 2002 г., в условиях контроля - в 1993 г.

Радиальный прирост корневой древесины сосны в условиях Тербунского лесничества колеблется в пределах от 1,82 до 2,57 мм (рис. 4).

Минимальный радиальный прирост в условиях Тербунского лесничества отмечается в 1995 (1,82 мм) и 2012 (1,83 мм) гг., максимальный - в 1998 г.

Представляют интерес данные, характеризующие отклонение значений радиального прироста от средних значений. Для этого для каждого года были найдены средние значения радиального прироста (из всей совокупности выборки каждого года) и рассчитаны отклонения от этих значений. Установлено, что в условиях Липецкого промышленного центра значения радиального прироста ниже средних значений как в условиях загрязнения, так и в контроле (рис. 5). При этом отклонение приростов от средних значений в условиях загрязнения в целом выше по сравнению с контролем в 1,5-2 раза.

Липецкий промышленный центр

Годы

Рис. 5. Отклонение радиального прироста корневой древесины сосны обыкновенной (Ртыз зуЬвзМз L.) в условиях Липецкого промышленного центра

Елецкий промышленный центр

асоппсопалапаапаад)

& 50 £ 40

и

& 30

а- 20

^ 3е

1 О Ю

І Ї 0 ГС Ч х ф -10 п ^

52 ° -20 | -30

-40 О -50

I . I

Загрязнение  Контроль

тЫш

Годы

Рис. 6. Отклонение радиального прироста корневой древесины сосны обыкновенной (Ртыз зуЬвзМз L.) в условиях Елецкого промышленного центра

Тербунское лесничество

сосоасосопплапааппап

5 50

£ 40

и

6 30

£1 20

і о 10

І ї 0 гс Ч ха» -10 п ^

п _ ппП _ Пп пппП

и и и ' ии у и '

ш

-20

-30

40

-50

Годы

Рис. 7. Отклонение радиального прироста корневой древесины сосны обыкновенной (Ртыз зуЬвзМз L.) в условиях Тербунско-го лесничества

Отклонение значений радиального прироста корневой древесины от средних значений в условиях загрязнения Елецкого промышленного центра в целом незначительно (рис. 6). Отмечаются изменения как в отрицательную сторону (отклонение до -11,59 % от среднего),

так и в положительную сторону (отклонение до +18,61%). В условиях контроля значения радиального прироста выше по сравнению со средними значениями (от 18,18 до 40,78 % от среднего).

Отклонение значений радиального прироста корневой древесины от средних значений в условиях Тер-бунского лесничества незначительно (рис. 7) и в целом находится в пределах от -9,21 до +9,94 %. В отдельные годы отмечены снижение значений прироста от средних значений до -12,27-17,08 % и увеличение до +16,62 %.

В качестве заключения следует отметить, что в условиях промышленного загрязнения отмечается снижение значений радиального прироста корневой древесины сосны обыкновенной. В условиях Липецкого промышленного центра снижение радиального прироста выше по сравнению с Елецким промышленным центром, что можно объяснить большим объемом выбросов токсикантов в атмосферу. Однако, несмотря на снижение радиального прироста корневой древесины в условиях загрязнения, не отмечается массовой гибели древостоев сосны, индекс относительного жизненного состояния изученных насаждений сосны обыкновенной составляет 70-75 %. Насаждения относятся к категории «ослабленные» и при этом продолжают успешно выполнять свои санитарно-защитные функции. Следовательно, сосну обыкновенную можно рекомендовать в качестве древесной породы для создания новых и реконструкции уже имеющихся санитарно-защитных насаждений в условиях данных промышленных центров.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кулагин Ю.З. Древесные растения и промышленная среда. М.:

Наука, 1974.

2. Smith W.H. Air pollution and forest. Interaction between air contaminants and forest ecosystems. New York et al.: Springer, 1981.

3. Николаевский В.С. Экологическая оценка загрязнения среды и состояния наземных экосистем методами фитоиндикации. M.: ЫГУЛ, 1998.

4. Ярмишко В.Т. Сосна обыкновенная и атмосферное загрязнение на Европейском Севере. СПб.: Изд-во НИИХ СПбГУ, 1997.

5. Зайцев Г.А., Кулагин А.Ю. Сосна обыкновенная и нефтехимическое загрязнение: дендроэкологическая характеристика, адаптивный потенциал и использование. M.: Наука, 2006.

6. О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2011 году: государственный доклад. M., 2012.

7. Состояние и охрана окружающей среды Липецкой области в 2011 году: доклад. Липецк, 2012.

8. Сукачев В.Н. Программа и методика биогеоценологических исследований. M.: Наука, 1966.

БЛAГОДAРНОСTИ: Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, грант № 13-G4-97518.

Поступила в редакцию 6 июня 2014 г.

Zaripov Y.F., Zaitsev G.A. FEATURES OF RADIAL GROWTH OF SCOTS PINE ROOTTIMBER UNDER CONDITIONS OF LIPETSK REGION

The features of radial growth of Scots pine roottimber under conditions of Lipetsk region (Gryazinskoe, Eletskoe and the Terbunskoe forestries) were studied. It was determined, that under conditions of contamination the decrease of radial growth of roottimber is noted.

Key words: industrial pollution; Scots pine; root system; radial growth.

Зарипов Юрий Фаритович, Елецкий государственный университет им. KA. Бунина, г. Елец, Липецкая область, Российская Федерация, аспирант, кафедра химии и экологии, e-mail: tooree@inbox.ru

Zaripov Yuri Faritovich, Bunin Yelets State University, Yelets, Lipetsk region, Russian Federation, Post-graduate Student, Chemistry and Ecology Department, e-mail: tooree@inbox.ru

Зайцев Глеб Aнатольевич, Институт биологии Уфимского научного центра РAН, г. Уфа, Республика Башкортостан, Российская Федерация, доктор биологических наук, доцент, главный научный сотрудник лаборатории лесоведения, e-mail: smu@anrb.ru

Zaitsev Gleb Anatolyevich, Institute of Biology of Ufa Scientific Center, RAS, Ufa, Republic of Bashkortostan, Doctor of Biology, Associate Professor, Main Scientific Worker of Laboratory of Forestry, e-mail: smu@anrb.ru