СТАТЬИ
ВЛИЯНИЕ СЫКТЫВКАРСКОГО ЛЕСОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА
НА ЖИЗНЕННОЕ СОСТОЯНИЕ СОСНЯКОВ И ЕЛЬНИКОВ
к.б.н. Н. Торлопова
Научные интересы: хвойные фитоценозы, сосна обыкновенная, хвоя, аэротехногенное загрязнение, биологическая индикация, мониторинг к.б.н. Е. Робакидзе
Научные интересы: хвойные фитоценозы, ель сибирская, углеводы, аэротехногенное загрязнение, биологическая индикация, мониторинг Сыктывкарский лесопромышленный комплекс (СЛПК) является крупнейшим предприятием целлюлозно-бумажного производства в европейской части России. Вместе с тем, СЛПК является также и крупнейшим источником промышленных выбросов в воздушный бассейн разнообразных веществ-загрязнителей (см. таблицу). Расчет рассеивания выбросов СЛПК сернистого ангидрида и неорганической пыли, проведенный Институтом "Гипробум", показал, что максимальная концентрация этих ингредиентов превышает предельно допустимые нормы (ПДК) на расстоянии до 18-ти км, причем в радиусе 10-ти км от источника эмиссии превышение по сернистому ангидриду составляет 4 ПДК и по неорганической пыли – 3 ПДК [2]. Цель работы состояла в оценке изменений структуры и состояния хвойных древостоев, произрастающих на фоновой и загрязненной техногенными выбросами СЛПК территориях. Исследования проводили в 1997-1999 гг. в хвойных экосистемах, расположенных к северо-востоку от СЛПК на различном расстоянии от источника эмиссии. Были заложены 30 постоянных пробных площадей в сосновых и еловых фитоценозах разных типов. Лесоводственно-таксационные и геоботанические обследования насаждений проводили согласно классическим методикам. Оценку влияния техногенного загрязнения на исследуемые лесные сообщества проводили по степени де-хромации (хлорозы и некрозы хвои) и дефолиации (потери хвои) крон, поврежденности вершины, количеству сухих сучьев, состоянию подроста, видов напочвенного покрова, по химическому составу снежного покрова и хвои. При этом использовали "Руководство по методам и критериям согласованного отбора образцов, оценки, мониторинга и анализа воздействия загрязнения воздуха на леса" международной программы ICP-Forests, основанного на биоиндикационных методах [5]. Каждому дереву присваивали интегральный класс повреждения: 0 класс – здоровое дерево (не имеет внешних признаков повреждения кроны и ствола; густота кроны обычная для господствующих деревьев; сухие ветви сосредоточены в нижней части кроны; хвоя зеленого цвета; продолжительность жизни хвои типична для региона; любые повреждения хвои менее 10 % по отношению ко всей массе ассимиляционного аппарата не сказываются на состоянии дерева); I класс – слабоповрежденное дерево (повреждение по одному или сумме всех признаков составляет 11-25 %); II класс – среднеповрежденное дерево (26-60 % повреждений); III класс – сильноповрежденное (отмирающее) дерево (61-99 % повреждений); IV класс – отмершее дерево (100 % повреждений). Оценку жизненного состояния древостоев проводили с помощью индекса среднего взвешенного класса повреждения составляющих древостой деревьев [1]: где I – индекс жизненного состояния древостоя, баллы; i – номера классов повреждения деревьев, баллы от 0 до 4; w – статистический вес деревьев i-го класса повреждения; W – сумма статистических весов. По величине индекса состояния древостои классифицировали на здоровые (индекс 0-0.5), ослабленные (0.6-1.5), сильно ослабленные (1.6-2.5), отмирающие (2.6-3.5) и сухостой (индекс > 3.6). Отбор снега и анализ снеговой воды проводили по стандартным методикам. Исследование химического состава снега показало неравномерное уменьшение содержания в снеговом покрове ионов различных загрязняющих веществ с удалением от СЛПК. В зоне максимального выпадения пыли и аэрозольных частиц (1.0-1.3 км) минерализация снеговой воды достигает 20.5 мг/л–1, что в 10.8 раза превышает данный показатель на контрольных участках, в том числе по SO42– и Ca2+ соответственно в 16 и 30 раз. Анализ полученных данных также показал, что скорость оседания различных ионов сильно отличается. Так, в 11-километровой зоне от СЛПК выпадает до 95 % ионов SO42– и Ca2+, до 90 % минерального фосфора, до 20-80 % анионов Cl, NO2– и NO3– и катионов металлов. Выпадения неорганической пыли, дающей в растворах щелочную реакцию, преобладают над кислотными выпадениями в той же 11-километровой зоне от источника загрязнения, и значения рН снеговой воды в данной зоне менее кислые, чем в фоновом районе. Однако для почвы подобная тенденция не отмечена. Сравнительный анализ структуры древостоев, произрастающих на фоновой и загрязненной территориях, выявил закономерности распределения деревьев разной поврежденности. Согласно критериям и методам [5], в сосняках как лишайниковых, так и черничных типов, произрастающих на фоновой территории, преобладают здоровые деревья (>80 %). На загрязненных участках в сосняках черничных доля здоровых деревьев меньше в среднем на 22, в лишайниковых – на 45 %. В зоне техногенного действия среднее количество среднеповрежденных деревьев в сосняках черничных больше на 40 и сильноповрежденных – на 12 %, в сосняках лишайниковых соответственно на 43.0 и 68.5 %, чем в фоновом районе. Доля отмерших деревьев сосны на загрязненной территории выше в сосняках черничных – в 1.7, в сосняках лишайниковых – в 4.7 раза. Рассчитанные по [6] средние классы повреждения сосняков лишайниковых (0.74 ± 0.05) и черничных (0.80 ± 0.06) на фоновой территории показывают близкий уровень их жизненного состояния и характеризуют их как относительно здоровые (см. рисунок, А и Б). Сравнительный анализ классов повреждения древостоев на загрязненных и контрольных участках показал достоверное (р менее 0.01) ослабление жизненного состояния сосняков, растущих на загрязненной территории: в черничных типах – в 1.5, лишайниковых – в 1.9 раза, и позволил отнести их к слабо- и среднеповрежденным насаждениям. Воздействие поллютантов приводит к уменьшению количества деревьев, имеющих здоровую хвою (0 класс), в черничных типах в 1.5, лишайниковых – в 1.7 раза и увеличению деревьев с долей пожелтевшей хвои в кроне 10-25 % (I класс) в 1.8 и 2.1, а деревьев с долей пожелтевшей хвои 25-60 % (II класс) – в 8.5 и 7.0 раза соответственно и снижению прироста древесины ствола и ветвей в 1.5-2.0 раза. В ельниках черничных в фоновом районе, как и в сосняках, доминируют здоровые деревья ели (>76 %). На загрязненных участках преобладают слабо- и среднеповрежденные. В зоне умеренного влияния СЛПК ели сильноповрежденные и сухие составляют 27, в зоне сильного влияния – 38, фоновой – 3 %. На экспериментальных участках большая доля (около 40 %) приходится на деревья, у которых потери хвои составляют 11-30 %. На этих участках чаще встречаются ели с дехромацией кроны на 11-25 %. Явных признаков повреждения формирующейся хвои не отмечено. Классы повреждения древостоев изучаемых ельников черничных по мере удаления от источника загрязнения уменьшаются от 2.18 до 0.35 (см. рисунок, В). Таким образом, ряд распределения показывает, что деревья по поврежденности на контрольных участках идентифицируются как здоровые, на загрязненных – как ослабленные и сильно ослабленные. Под влиянием атмосферного загрязнения отмечено ухудшение жизненного состояния подроста. По сравнению с фоном, на загрязненной территории в сосняках черничных количество «благонадежного» подроста сосны уменьшается в среднем в 1.5, подроста ели в ельниках черничных – в 1.7 раза, число усыхающего и сухого подроста сосны увеличивается в среднем в 3.7, ели – в 6.5 раза. Флористический состав фитоценоза обладает высокой индикационной значимостью в условиях существования лесных экосистем при техногенном воздействии. Анализ флористического состава напочвенного покрова хвойных фитоценозов, произрастающих на фоновой территории, показал его значительное сходство с видовым составом растений в хвойных лесах подзоны средней тайги [3]. Особое внимание обращает на себя флористический состав сосняка, расположенного в 1.3 км от источника загрязнения, исходный тип которого – сосняк черничный – вследствие наиболее интенсивного антропогенного воздействия трансформировался в сосняк разнотравный при полном отсутствии здесь Vaccinium myrtillus, V. vitis-idaea и типичных для сосняков зеленых мхов, лишь изредка здесь встречается Pleurozium Schreberi. Подобная тенденцию увеличения по градиенту загрязнения относительного участия в составе соснового фитоценоза сосудистых растений отмечена и для экосистем Кольского п-ова [4]. Важной характеристикой нарушенности фитоценоза является изменение ценотической значимости видов (изменение доли участия в формировании общей фитомассы, проективного покрытия, числа побегов и т.д.). Проведенный сравнительный анализ общего проективного покрытия травяно-кустарничкового и мохово-лишайникового ярусов в зоне воздействия фитотоксикантов СЛПК выявил разную реакцию растений напочвенного покрова в сосняках и ельниках. В сосняках черничных на загрязненных участках плотность особей как черники, так и брусники в среднем превышает в 1.4 раза данный показатель в сосняках фоновой территории. Такое интенсивное появление новых побегов возможно лишь при уменьшении конкуренции со стороны сосудистых растений, менее устойчивых к воздействию токсикантов. На загрязненных участках уменьшается встречаемость большинства видов травянистых растений по сравнению с фоновым районом. В итоге общее проективное покрытие напочвенного покрова остается неизменным. В ельниках общее проективное покрытие имеет тенденцию к уменьшению до 30 %, а плотность кустарничков не зависит от загрязнения. Однако надо отметить, что в зоне воздействия промышленных поллютантов появляется высокая степень поврежденности листьев кустарничков. Дехромация листьев черники в сосняках загрязненных участков в среднем в 2.8-4.4 раза превышает данный показатель сосняков фоновой территории, доля брусничных листьев с некрозами и хлорозами соответственно в 2.3-6.0 раз. В ельниках повреждения черники увеличиваются в 1.5, брусники – в 5 раз. В результате анализа состояния растений напочвенного покрова показано, что в зоне техногенного загрязнения в фитоценозах уменьшается проективное покрытие напочвенного покрова, снижается видовое разнообразие травянистых растений и возрастает проективное покрытие черники и брусники, у которых увеличивается поврежденность листьев. По совокупности показателей жизненного состояния сосновые и еловые фитоценозы, произрастающие в районе аэротехногенного загрязнения СЛПК, характеризуются как слабо- и среднеповрежденные, в фоновом – как здоровые. Полученные материалы послужат основой при проведении мониторинга хвойных экосистем в зоне действия СЛПК. Они будут использованы для экологического зонирования территории и разработки мероприятий по улучшению состояния хвойных фитоценозов, подвергшихся воздействию выбросов данного предприятия. ЛИТЕРАТУРА 1. Алексеев А.С. Мониторинг лесных экосистем. СПб., 1997. 116 с. 2. Бобкова К.С., Паутов Ю.А., Терещук Н.А. Состояние лесов в зоне влияния Сыктывкарского лесопромышленного комплекса // Лесной журн., 1997. № 5. С. 83-88. 3. Мартыненко В.А. Флористический состав хвойных лесов Коми АССР. Сыктывкар, 1990. 20 с. – (Сер. «Науч. докл.» / Коми НЦ УрО АН СССР; Вып. 249). 4. Черненькова Т.В. Состояние лесных фитоценозов в окрестностях комбината «Североникель» // Воздействие металлургических производств на лесные экосистемы Кольского полуострова. СПб., 1995. С. 53-85. 5. Manual on methods and criteria for harmonised sampling, assessment, monitoring and analysis of the effects of air pollution on forests. Hamburg, 1994. 177 p.
Логотип -
Начало -
Общие
сведения -
Структура -
Научная деятельность 3339 посещений с 17.07.2002 |