Использование дендрохронологического метода для изучения закономерностей роста сосны обыкновенной в условиях техногенного воздействия

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЕНДРОХРОНОЛОГИЧЕСКОГО МЕТОДА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ РОСТА СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ В УСЛОВИЯХ ТЕХНОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

Иванов В.П., Глазун И.Н., Нартов Д.И., Марченко С.И., Шершаков Д.А.

The results of use of a radial gain the pine common, for studying a condition and character of growth ofplanting in conditions of technogenic influence.

Годичные кольца деревьев в процессе роста фиксируют информацию об изменениях, протекающих в окружающей среде, что можно использовать в качестве биоиндикации для мониторинга. Они дают возможность анализировать ход роста дерева по диаметру, оценивать влияние климатических условий прошлых лет, проследить изменения, происходящие в древостое под воздействием техногенных и иных факторов. В качестве одного из показателей, отражающих динамику роста деревьев в толщину, используется радиальный прирост.

Изучение радиального прироста в качестве одного из методов фитоиндикации антропогенного воздействия на лесные экосистемы стали использовать сравнительно недавно [6].

Годичный прирост древесины служит одним из показателей ответной реакции насаждений на техногенное воздействие [7]. На прирост дерева оказывает влияние: его возраст, положение в древостое и микроэкологические условия произрастания, т.е. комплекс фитоценотических факторов [4].

Сосновые насаждения, произрастающие в условиях техногенного загрязнения, подвергаются отрицательному воздействию фитотоксикантов, что приводит к изменению густоты, сомкнутости и к постепенной деградации всего насаждения [1].

Исследования изменчивости радиального прироста у деревьев сосны обыкновенной проводились в Почепском районе Брянской области на 3-х стационарных пробных площадях (СПП), заложенных в 2001 г. сотрудниками лесохозяйственного факультета Брянской государственной инженерно-технологической академии (ЛХФ БГИТА). Одна СПП расположена в охранной зоне объекта хранения химического оружия (Военное лесничество, кв. 56), вторая в санитарно-защитной зоне (СЗЗ) строящегося объекта уничтожения химического оружия (УХО) в радиусе 3 км (Семецкое лесничество, кв. 34), третья в зоне защитных мероприятий (ЗЗМ) строящегося объекта УХО в радиусе 5 км (Рамасухское лесничество, кв. 27). Для уменьшения влияния абиотических факторов на исследуемые параметры СПП заложены в однородных типах лесорастительных условий (С2...Д2), в группе сложных типов леса. Насаждения на СПП имели следующие средние таксационные характеристики: состав - 10 С, возраст - 40-60 лет, полноту - 0,9 и класс бонитета - 1.1а.

Для анализа динамики радиального прироста использовали дендрохронологический метод Т. Битвинскаса (1974). С помощью возрастного бурава Пресслера на высоте 1,3 м брали образцы (керны) древесины у 10

модельных деревьев I класса Г. Крафта и I категории состояния, с диаметром, близким к среднему диаметру насаждения. В лабораторных условиях под микроскопом МБС-9 по кернам определяли ширину каждого годичного кольца (текущий радиальный прирост) за анализируемый период времени (1977-2006 гг.) с точностью 0,01 мм. Для сглаживания возрастного тренда (естественного снижения интенсивности радиального прироста с возрастом) по средним текущим радиальным приростам определяли индексы текущего радиального прироста 2уек для каждого года (в %). Индексы 2уек, имеющие величину менее 100%, свидетельствуют об угнетении радиального прироста в исследуемом году.

При сравнительном анализе средних текущих радиальных приростов рассчитывали средние периодические радиальные приросты за 5 лет (15г), которые сравнивали с данными стандартных таблиц хода роста сосновых насаждений соответствующего возраста.

Анализ динамики Zr5 у сосны обыкновенной (табл. 1) за 30 лет (1977-2006 гг.) выявил сходный характер роста по радиусу ствола на всех СПП. В целом превалирует возрастной тренд, но в последнем пятилетии (2002-2006 гг.) отмечено незначительное (до 5%) усиление радиального прироста. Это связано с более благоприятными климатическими условиями в последние годы. Максимум 1ъг на всех СПП зафиксирован в первом пятилетии (1977-1981 гг.), минимум - в 1997-2001 гг.

Таблица 1 - Изменение среднего периодического радиального прироста по

пятилетиям у сосны на С1Ш за 1977-2006 гг.

Период СПП-12 СПП-20 СПП-6

Возраст, лет Z5, мм  А Z5 % C, % Возраст, лет Z5, мм А Z5r,% C, % Возраст, лет Z5, мм А Z5r,% C, %

Класс бонитета Класс бонитета Класс бонитета

19771981 35 I 2,315 -19,1 10,4 45 II 1,871 +12,9 14,8 25 I6 3,038 -13,7 6,9

19821986 40 I 2,003 -13,5 15,7 50 III 1,603 -14,3 16,8 30 Iе5 2,751 -9,4 12,7

19871991 45 II 1,823 -9,0 15,2 55 II 1,699 +6,0 17,2 35 I 2, 312 -15,9 13,2

19921996 50 II 1,819 -0,2 10,5 60 II 1,652 -2,8 10,6 40 I 2,003 -13,4 5,7

19972001 55 III 1,398 -23,2 19,8 65 II 1,526 -7,7 13,0 45 II 1,960 -2,1 5,3

20022006 60 III 1,427 +2,1 22,3 70 II 1,594 +4,5 14,8 50 I 2,035 +3,8 9,8

На СПП-12 в СЗЗ будущего объекта УХО интенсивность радиального прироста сосны обыкновенной за последние 30 лет существенно снизилась, хотя вырубка леса под строительство проведена в 2007 г., а само строительство начато в 2008 г. Согласно стандартным таблицам хода роста [3], в первых пятилетиях (1977-1981, 1982-1986 гг.) насаждение имело I класс бонитета, в последних (1997-2001, 2002-2006 гг.) - III класс бонитета, что связано с наличием в данном

древостое очага корневой губки. По величине радиального прироста деревьев сосновый древостой можно отнести ко II классу биологической устойчивости, т. е. с нарушенной устойчивостью.

На СПП-20 в ЗЗМ строящегося объекта УХО также снижена интенсивность радиального прироста деревьев сосны в период 1977-2006 гг., и в большинстве пятилетиях она соответствует II классу бонитета, хотя данные лесорастительные условия характерны для древостоев I класса бонитета. По величине радиального прироста сосновые насаждения на СПП можно отнести ко II классу биологической устойчивости, т. е. с нарушенной устойчивостью. Снижение интенсивности роста по радиусу ствола обусловлено влиянием хронического очага корневой губки.

Лишь на СПП-6 в охранной зоне арсенала ХО отмечена высокая

б

интенсивность радиального прироста деревьев сосны: на уровне I класса бонитета - в первых пятилетиях (1977-1981, 1982-1986 гг.), I класса бонитета - в последующих пятилетиях. Сосновый древостой можно отнести к I классу биологической устойчивости.

Согласно шкалы уровней изменчивости С.А. Мамаева [5], изменчивость 2;ек у сосны обыкновенной в пятилетних периодах варьирует от очень низкой (на СПП-6 С=5,3% в 1997-2001 гг., С=5,7% в 1992-1996 гг., С=6,9% в 1977-1981 гг.) до высокой (С=22,3% на СПП-12 в 2002-2006 гг.). Преобладает средний уровень изменчивости 2;ек (в 1982-1986, 1987-1991 гг. на всех СПП, в 1997-1981 гг. на СПП-20, в 1997-2001 гг. на СПП-12 и СПП-20). В целом, более высокая вариабельность радиального прироста наблюдается в насаждениях с нарушенной биологической устойчивостью.

Использование индексов 2;ек с 11-летней скользящей средней позволило провести сглаживание возрастного тренда и более наглядно показать влияние других факторов на флуктуацию радиального прироста у сосны (рис. 1).

140

а

к

50 -I-,-,-,-,-,-,-,

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

Годы

—»-СПП12 -«-СПП 6 -*-СПП 20

Рисунок 1 - Динамика индексов текущего радиального прироста у сосны обыкновенной за 1977-2006 гг.

Сходимость экстремумов индексов 2;ек за 30-летний период (1977-2006 гг.) у сосны на СПП в районе исследований свидетельствует о доминирующем влиянии на радиальный прирост глобального фактора - климатического. У сосны

обыкновенной максимумы радиального прироста наблюдались на СПП-6 (индекс Z***=116,3%) и СПП-12 (индекс Z^=125,1%) в 2004 г., на СПП-20 (индекс Z™K=128,7%) - в 1978 г., минимумы - в 1977 г. на СПП-6 (индекс ZTK =67,7%), в 1987 г. на СПП 20 (индекс z;eK =73,7%), в 2001 г. на СПП-12 (индекс z;eK =66,9%).

Анализ индексов ZTeK дал возможность выявить периоды благоприятные для роста сосны в толщину (индексы ZTeK превышали 100%) за последние 30 лет (1977-2006 гг.). Благоприятными оказались годы: 1990, 1994, 1995, 2003, 2004 гг. Из них наиболее оптимальными (индексы Z™K >100% на всех СПП) - 1990, 2004 гг. Периоды депрессивного роста в толщину (на большинстве СПП индексы ZTK<100%) - 1977-1989, 1991-1993, 1996-2002, 2005, 2006 гг., из них крайне неблагоприятные для радиального прироста (на всех СПП индексы ZTeK <100%) -1981, 1984-1988, 1993, 1996, 1998, 1999, 2001, 2002 гг.

Таким образом, использование радиального прироста деревьев сосны обыкновенной в районе объектов хранения и уничтожения ХО дает возможность получить объективную и достоверную ретроспективную информацию о состоянии, характере роста сосновых насаждений и влияющих на них факторов за длительный период наблюдений.

Литература

1. Алексеев, А.С. Колебания радиального прироста в древостоях при атмосферном загрязнении /А.С Алексеев. - М.: Лесоведение. - 1990. - № 2. - С. 82-87.

2. Битвинскас, Т.Т. Дендроклиматические исследования /Т.Т Битвинскас. — Л.: Гидроме-теоиздат, 1974. - 172 с.

3. Загреев, В.В. Общесоюзные нормативы для таксации лесов /В.В Загреев, В.И Сухих, А.З. Швиденко, Н.Н. Гусев, А.Г. Мошкалев. - М.: Колос, 1992. - 495 с.

4. Комин, Г.Е. Применение дендрохронологических методов в экологическом мониторинге лесов /Г.Е. Комин. - М.: Лесоведение. -1990.- № 3.-С. 3-12.

5. Мамаев, С.А. Формы внутривидовой изменчивости древесных растений /С.А. Мамаев. - М.: Наука, 1972. - 283 с.

6. Николаевский, В.С. Система фитоиндикации загрязнения воздуха и состояния лесной растительности/В.С Николаевский// Сб. науч. тр. - Гомель. - 1983. - С. 379-381.

7. Степанчик, В.В. Анализ особенностей роста сосняков по диаметру и высоте в условиях техногенного загрязнения / В.В Степанчик, Н.В Довыденко, Е.Н. Усанова и др. — Гомель: ИЛ АНБ, 1994. - 132 с.