Динамика роста опытных культур (Pinus sylvestris L. , Betula pendula Roth, Larix sukaczewii Dyl. ) в условиях аэротехногенных выбросов магнезитового производства

Динамика роста опытных культур (Pinus sylvestris L., Betula pendula Roth, Larix sukaczewii Dyl.) в условиях аэротехногенных выбросов магнезитового производства*

К.Е. Завьялов, к.с.-х.н., Ботанический сад УрО РАН

Под воздействием длительного аэротехно-генного загрязнения вблизи крупных промышленных центров происходит гибель или сильное повреждение зелёных насаждений, в то время как насаждения выполняют важные защитные и эстетические функции, особенно в городских и пригородных районах. Они очищают воздух, улучшают микроклимат, локализуют и обезвреживают токсичные выбросы [1, 2]. В условиях аэротехногенных загрязнений проблемой становится рекультивация загрязнённых земель и создание устойчивых к аэротехногенным выбросам насаждений, восстановление их защитных функций.

Одним из мощных источников аэротех-ногенного загрязнения в Саткинском районе Челябинской области является комбинат «Магнезит». Основной компонент аэротехногенных отходов, попадающих в атмосферу, — магнезитовая пыль, состоящая в основном из окиси магния. Окись магния хорошо гидратируется, образуя при соединении с водой слабую щёлочь Mg(OH)2 [3]. На частицах пыли адсорбируются и конденсируются пары щелочей, серный ангидрид и фтор, содержащиеся в дымовых газах, образуя простые и сложные сульфаты щелочных и щелочноземельных металлов и фторид магния [4]. Загрязнение в данном районе относится к щелочному типу. В этих условиях возникла необходимость выяснения особенностей произрастания основных лесообразующих древесных видов в зоне загрязнения магнезитовой пылью.

Цель и методика исследований. Целью данных исследований являлось изучение устойчивости основных лесообразующих древесных видов в условиях магнезитового типа загрязнения для определения наиболее приспособленного вида.

Наши исследования проводились (2010 г.) в окрестностях г. Сатки Челябинской области на четырёх опытных участках (ОУ) в зоне сильного загрязнения — ОУ № 2, среднего загрязнения — ОУ № 5, слабого загрязнения — ОУ № 3 и очень слабого загрязнения — ОУ № 4 (условно контрольный участок). Район г. Сат-ки расположен в центральной части подзоны

хвойно-широколиственных и южно-таёжных хвойных лесов лесной зоны Южного Урала [5]. Объекты наших исследований — опытные лесные культуры сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.), лиственницы Сукачева (Larix sukaczewii D y l.) и берёзы повислой (Betula Pendula Roth), созданные рядовой посадкой в 1980—1983 гг. Уральской лесной опытной станцией ВНИИЛМ с целью исследования пригодности почв для лесовосстановления в различных зонах магнезитового загрязнения. При закладке опытных участков использовали следующие мелиоранты: торф слоем 12 см, торф слоем 2 см, NPK, слабый раствор серной кислоты (для снижения показателя pH почвы). Все обследованные участки размещены на северо-восток от источника выбросов и согласно розе ветров находятся в зоне основного сноса пыли [6]. Диаметр опытных культур на высоте 1,3 м определяли через окружность дерева, которую измеряли мерной лентой с точностью до 0,1 см. Высоту дерева измеряли высотомером Haglof с точностью до 0,1 м.

Результаты исследований. В ходе обследования опытных культур установлено, что через 30 лет после посадки в зонах среднего и слабого загрязнения сохранились все виды культур. В зоне сильного загрязнения культуры большинства вариантов погибли, в некоторых вариантах сохранились отдельные экземпляры культур, и только вариант берёзы повислой со слоем торфа 12 см в качестве мелиоранта можно считать успешным. Торф слоем 12 см в качестве мелиоранта использовали только для посадки берёзы повислой. Сосна обыкновенная и лиственница Сукачева в зоне сильного загрязнения сохранились отдельными экземплярами: сосна в варианте со слоем торфа 2 см, а лиственница в варианте со слабым раствором кислоты. В дальнейшем мы называем его вариантом с кислотой. Анализ роста культур в рассматриваемых вариантах показал, что диаметр берёзы в варианте с торфом слоем 12 см незначительно больше диаметра лиственницы в варианте с кислотой и незначительно меньше диметра сосны в варианте с торфом 2 см, а высота больше на 43 и 29% (t = 3,99; t = 3,67 при р< 0,001) соответственно (рис. 1, 2).

Торф слоем 12 см в качестве мелиоранта увеличил рост берёзы по сравнению с вариантом

* Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ-Урал (проект № 10-04-96028-р-урал-а), правительства Свердловской области, Уральского отделения РАН (проект № 12-М-23457-2041).

торфр:

№ ОУ / Мелиорант

* — вариант без мелиоранта Рис. 1 - Средний диаметр на разных опытных участках

№ ОУ / Мелиорант

* — вариант без мелиоранта Рис. 2 - Средняя высота на разных опытных участках

без мелиоранта по диаметру в 2.8 раза (1 = 9,23 при р< 0,001), а по высоте — в 2,1 раза (1= 10,2 при р < 0,001). При анализе берёзы и сосны при одинаковом слое торфа, равного 2 см, видно, что у сосны высота больше на 20% (1 = 2,46 при р = 0,02), а диаметр больше на 70% (1 = 6,34 при р< 0,001), чем у берёзы. Сохранившиеся экземпляры лиственницы в варианте с кислотой показали лучший рост по сравнению с берёзой в таком же варианте: диаметр больше на 88% (1 = 4,75 при р < 0,001), а высота — на 23% (1=1,89 при р = 0,06). В сравнении с сосной обыкновенной в варианте с торфом слоем 2 см диаметр лиственницы меньше на 26% (1 = 2,40 при р = 0,02), а высота меньше незначительно. Это свидетельствует о том, что в зоне сильного загрязнения хвойные виды в сохранившихся вариантах проявляют лучший рост, чем берёза.

При анализе роста культур в зоне среднего загрязнения (ОУ № 5) видно, что лучший рост по диаметру имеет лиственница. Диаметр лиственницы больше на 32 и 31% (1 = 4,23; 1 = 3,48

при р< 0,001) диаметра берёзы и сосны соответственно. Различия лиственницы по высоте с другими видами в данной зоне не достоверны. В зоне слабого загрязнения у лиственницы также отмечен лучший рост по сравнению с берёзой. Диаметр лиственницы больше берёзы на 38% (1 = 3,81 при р < 0,001), а высота — на 16% (1 = 4,01 при р < 0,001). По сравнению с сосной в данной зоне у лиственницы различия не достоверны. На контрольном участке лучший рост также отмечен у лиственницы. Здесь диаметр у лиственницы больше в 2,1 раза (1= 13,14 при р< 0,001), чем у берёзы, и на 25% (1 = 5,06 при р < 0,001), чем у сосны. А по высоте лиственница больше, чем берёза, на 36% (1 = 7,10 при р< 0,001) и незначительно выше сосны. Отсюда можно сделать вывод о том, что в условиях магнезитового загрязнения показатели роста лиственницы выше, чем у берёзы и сосны.

Наши исследования показывают, что с увеличением техногенной нагрузки у всех видов опытных культур снижаются показатели роста,

но в разной степени. В зоне сильного загрязнения высота культур берёзы в варианте с торфом слоем 12 см ниже на 25% 0 = 4,71 при р < 0,001) по сравнению с берёзой на контрольном участке, а по диаметру данные культуры существенно не различаются. В варианте с торфом слоем 2 см в этой же зоне средние диаметр и высота берёзы меньше по сравнению с этим же видом на контрольном участке на 41 и 51% (1 = 4,68; I = 8,21 при р < 0,001). У сосны в этой же зоне и варианте данные показатели меньше на 40 и 54% 0 = 5,77; I = 11,84 при р < 0,001) соответственно по сравнению с контролем. Вместе с тем диаметр и высота берёзы в варианте с кислотой в этой же зоне меньше по сравнению с этим же видом в контроле на 57% 0 = 6,82; I = 9,35 при р < 0,001), а соответствующие показатели у лиственницы в этом же варианте меньше на 62 и 61% соответственно 0 = 8,43; I = 12,18 при р < 0,001). Таким образом, опытные культуры в меньшей степени снижают рост с увеличением магнезитового загрязнения в вариантах с торфом. Чем больше слой торфа, тем меньше снижается рост.

Выводы. В результате исследований установлено, что лиственница Сукачева в условиях магнезитового загрязнения показывает лучшие показатели роста по сравнению с берёзой по-

вислой и сосной обыкновенной. Сравнение разных вариантов посадки культур в зоне сильного загрязнения свидетельствует о том, что более успешным является вариант с органическим удобрением. Применяя торф в достаточных количествах (например, слой не менее 12 см), можно создавать культуры и в зоне сильного загрязнения. Создание культур в зонах среднего и слабого загрязнения возможно из любых исследуемых видов без каких-либо специальных мелиорантов.

Литература

1. Григорьев В. П., Юргенсон Н .А. Адсорбционная способность соснового насаждения и его устойчивость к промышленным эмиссиям // Экология. 1982. № 6. С. 14—21.

2. Харитонов Л.П. Роль кроны в перехвате промышленных выбросов // Влияние промышленного загрязнения на лесные экосистемы и мероприятия по повышению их устойчивости: тез. докл. к всесоюзному науч.-практич. совещ. Каунас: «Райде», 1984. С, 110-111.

3. Носырев В.И. Вредное воздействие магнезитовой пыли на древесную растительность // Лесное хозяйство. 1962. № 1. С, 18—21.

4. Симонов КВ., Бочаров Л.Д., Устьянцев В.М. Об образовании и отложении в электрофильтрах сульфатов щелочных и щелочноземельных металлов и фторида магния при обжиге магнезита во вращающихся печах // Огнеупоры. 1979. № 4. С. 22-27.

5. Колесников Б.П. Леса Челябинской области // Леса СССР. М., 1969. Т. 4. С, 125-157.

6. Завьялов К.Е., Менщиков С-.Л. Влияние магнезитового загрязнения на рост и фитомассу опытных культур берёзы повислой (Betula Pendula Roth) на Южном Урале //Аграрный вестник Урала. 2007. № 6. С. 82-84.