Pine forest stands condition in the zone exposed to the kamenskuralsk industrial Centre pollution

Состояние сосновых древостоев в зоне действия Каменск-Уральского промышленного центра

В.В. Барановский, к.с.-х.н.; С.Л. Менщиков, д.с.-х.н, К.Е. Завьялов, младший научный сатрудник, Ботанический сад УрО РАН

С развитием техногенеза на лесные насаждения все большее влияние оказывают, кроме естественных, разносторонние антропогенные факторы, особенно аэротехногенное загрязнение среды, которое приводит к деградации лесных насаждений, изменениям геохимического фона, к локальным и региональным экологическим бедствиям [1]. Под воздействием аэротехногенного загрязнения существенно изменяется состояние древесного яруса сосновых насаждений [2—5]. Степень повреждения крон деревьев (дефолиация) — важнейший диагностический признак снижения устойчивости древостоев под воздействием аэротехногенного загрязнения, нашедший широкое применение [6].

Объект исследований — городские и пригородные сосновые насаждения г. Каменск-Уральско-го — расположен в юго-восточной части Свердловской области, по лесорастительному районированию — в южной части Западно-Сибирской равнинной лесорастительной области. Исследования проводились в подзоне предлесостепных и сосново-березовых лесов. По лесохозяйственному районированию территория Каменск-Ураль-ского лесхоза входит в Среднеуральский лесохозяйственный округ и относится к Зауральскому увалисто-равнинному району [7].

Спецификой промышленного центра является расположение лесов в зоне влияния двух основных источников загрязнения: Уральского алюминиевого завода и Красногорской ТЭЦ, в

составе выбросов которых доминируют тяжелые металлы, соединения фтора, диоксиды серы и азота. Оба источника были пущены в работу в конце 30-х гг. прошлого века. К настоящему времени границы очага повреждения насаждений сформировались: хорошо диагностируется степень повреждения древостоев визуальными методами, четко выделяются зоны различных уровней поражения растительности.

Постоянные пробные площади (ППП) заложены по общепринятой методике (ОСТ 56—66— 83). Визуальная оценка степени аэротехногенного повреждения древостоев проводилась с использованием российских и зарубежных методик, адаптированных для Уральского региона.

Все ППП заложены в сосняке разнотравном. Средний возраст древостоев составляет 84—88 лет, средняя высота 18—25 м. Пробными площадями охвачены высокополнотные насаждения 1—Ш классов бонитета. Вторичные вредители леса, как показало лесопатологическое обследование, не вносят существенного вклада в ослабление дре-востоев на ППП.

В процессе исследований была заложена 21 постоянная и 7 временных ПП, на которых было изучено около 5 тыс. учетных деревьев.

В очаге повреждения лесов выполнено зонирование лесопокрытой площади. В основу зонирования положена степень повреждения древо-стоев, оцененная по среднему индексу повреждения. В качестве контроля подобраны фоновые насаждения, расположенные к востоку и северо-востоку от источника выбросов на расстоянии более 4 км, к западу и северо-западу — более 4,5 км. Зона слабого повреждения распространяется

2. Изменение показателей жизненного состояния древостоев в зоне повреждения

№ ППП Направление / расстояние от источника выбросов, км Средние показатели Категория состояния древостоев

индекс повреждения, балл дефолиация, % дехромация, % срок жизни хвои, лет

12 СЗ/12,0 1,5±0,1 21±2 6±0,5 3,7±0,1 неповрежденные

13 З/15,0 1,ШЛ 14±2 5±0,4 3,9±0,1 неповрежденные

19 В/7,5 1,5±0,1 25±1 6±0,5 3,5±0,2 неповрежденные

5 СЗ/1,5 2,4±0,1 38±1 10±0,5 3,0±0,1 слабоповрежденные

10 СВ/3,0 2,3±0,1 39±2 11±0,6 2,6±0,1 слабоповрежденные

4 СВ/2,5 2,4±0,1 39±1 11±0,7 2,9±0,1 слабоповрежденные

3 В/1,8 2,5±0,1 39±1 13±0,7 2,6±0,1 слабоповрежденные

2 В/1,2 2,8±0,1 44±1 21±1,2 2,5±0,1 среднеповрежденные

2. Распределение деревьев сосны по классам повреждения на ППП

№ 111111 Направление / расстояние от источника выбросов, км Число деревьев по классам повреждения, % Категория состояния древостоев

1 2 3 4 5 6

12 СЗ/12,0 75 22 - - - 5 неповрежденные

5 СЗ/1,5 8 67 16 3 - 7 слабоповрежденные

18 В/1,2 3 50 17 7 - 22 среднеповрежденные

к востоку и северо-востоку от источника выбросов на расстояние от 1,8 до 4 км, к западу и северо-западу — от 1,5 до 4,5 км. Зона среднего поврежде ния распространяется к вост оку и северо-востоку от источника выбросов на расстояние до 1,8 км, к западу и северо-западу — до 1,5 км.

Как показал анализ данных о степени повреждения древостоев на ППП, характерных для выделенных зон повреждения (табл. 1), величина средней дефолиации в зоне слабого повреждения выше, чем в фоне, на 82,6%, величина средней дехромации — на 71%, средний срок жизни хвои ниже на 22,5%. Различия величин вышерассмотренных показателей в зоне среднего повреждения и фоне еще более значительны.

В каждой из выделенных зон аэротехногенно-го повреждения был проведен анализ структуры древостоев по классам повреждения (табл. 2). По сравнению с фоном, в очаге повреждения изменяется распределение деревьев по классам повреждения — преобладают деревья 2-го класса. Количество здоровых деревьев снижается с 75% в фоне до 8% в зоне слабого и 3% в зоне среднего повреждения. Если в фоне ослабленные деревья составляют 22%, то в слабо поврежденных дре-востоях их насчитывается 67%, в зоне среднего повреждения — 50%. Средне- и сильно ослабленных деревьев в фоновых древостоях нет, тогда как в очаге повреждения их насчитывается 3—17%.

В зоне среднего повреждения в структуре древостоя процент сухостоя по числу деревьев максимальный (22%).

Таким образом, в зоне действия Каменск-Уральского промышленного центра с приближением к источнику выбросов усиливается дефолиация и дехромация кроны сосны, сокращается продолжительность жизни хвои, возрастает средний индекс повреждения древостоя. С увеличением уровня аэротехногенного загрязнения наблюдается смещение в распределении деревьев по классам повреждения в сторону снижения доли здоровых и нарастанию доли ослабленных и сухостойных деревьев.

Литература

1. Юкнис, Р. А. Дендрохронологические методы оценки изменений роста деревьев в условиях загрязненной природной среды / Р. А. Юкнис // Экология. - 1990. - № 4. - С. 19—29.

2. Кулагин, Ю. З. Древесные растения и промышленная среда / Ю. З. Кулагин. - М.: Наука, 1974. - 180 с.

3. Влияние загрязнений воздуха на растительность / С. Бёртитц, Х. Эндерляйн, Ф. Энгман и др.; под ред. Х. Г. Дресслера; пер. с нем. - М.: Лесная промышленность, 1981. - 184 с.

4. Менщиков, С. Л. Особенности химизма почв и анатомо-мор-фологического строения ассимиляционного аппарата сосны и березы в условиях магнезитового запыления / С. Л. Менщиков, Т. Б. Сродных, Г. Г. Терехов, Н. А. Луганский // Экология. - 1987. - № 5. - С. 84-87.

5. Шавнин, С. А. О взаимосвязи ионообменных свойств хвои и биометрических характеристик деревьев сосны, подверженных действию атмосферных промышленных загрязнений / С. А. Шавнин, В. А. Калинин, К. Г. Степановский, Б. С. Фи-мушин // Экология. - 1988. - № 6. - С. 55-57.

6. Алексеев, А. С. Радиальный прирост деревьев и древостоев в условиях атмосферного загрязнения / А. С. Алексеев // Лесоведение. - 1993. - № 4. - С. 66-69.