Geum.ru

Сосновые экосистемы в условиях аэротехногенного загрязнения, их сохранение и реабилитация 06. 03. 03 Лесоведение и лесоводство, лесные пожары и борьба с ними

Вид материалаДиссертация
5. Рост и продуктивность сосновых насаждений в условиях воздействия промышленных выбросов
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

5. РОСТ И ПРОДУКТИВНОСТЬ СОСНОВЫХ НАСАЖДЕНИЙ
В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВЫБРОСОВ


Снижение продуктивности лесов под влиянием промышленных выбросов происходит вследствие изменения интенсивности роста и увеличения числа погибших деревьев, отличающихся сниженной толерантностью к фитотоксичным веществам. Исследованиями установлено, что в условиях хронического загрязнения с приближением к источникам выбросов бонитет древостоев может снижаться на 1-2 класса, запас и среднее изменение запаса – в 1,6-1,7 раза. Средняя высота молодняков зеленомошниково – лишайниковых и бруснично- зеленомошниковых вблизи предприятий на 2,8 м, а спелых и приспевающих древостоев – на 5 м ниже контрольных значений. С приближением к источникам выбросов наблюдается первоочередное, по сравнению с контролем, уменьшение высоты крупномерных деревьев, обуславливающее «уплощение» вертикального профиля ослабленного выбросами древостоя.

Характер нарушения роста деревьев при хроническом загрязнении зависит от их возраста: в молодняках эмиссионное воздействие больше отражается на приросте в высоту, в спелых – на радиальном приросте. Снижение текущего радиального прироста спелых и перестойных сосняков бруснично-зеленомошниковых и зеленомошниково-лишайниковых в зоне среднего поражения достигает 55-60 %, слабого поражения – 20-30 % по сравнению с контролем. Нарушение прироста молодых растений по высоте часто усугубляется влиянием побеговьюнов, численность которых возрастает вблизи предприятий в связи со снижением резистентности деревьев.

Изучение закономерностей формирования надземной фитомассы сосняков показывает, что в условиях хронического загрязнения с приближением к предприятиям г. Дзержинска суммарная надземная фитомасса и масса стволовой древесины молодняков сосны снижается в 1,4-1,5 раза. Масса ветвей и хвои характеризуются значительной вариабельностью и снижаются только при сильном повреждении насаждений. С увеличением ослабления древостоев в составе их надземной фитомассы сокращается (на 12-15 %) доля стволовой древесины при повышении участия ветвей, побегов текущего года и хвои (табл. 5).

Таблица 5

Фракционный состав биомассы древостоя сосняков
зеленомошниково-лишайниковых

Компоненты и фракции
надземной биомассы
Фракционный состав биомассы (в %)

древостоев разного состояния

Индексы состояния древостоев

3,0
2,8
2,1
1,9
1,4
1,3

Древесина стволов
72,4
69,0
78,5
78,2
81,2
87,0

Ветви:
16,0
18,0
12,6
12,8
10,6
7,2

в том числе: неохвоенные
12,6
13,0
9,5
8,8
7,3
5,1

охвоенные
3,4
5,0
3,1
4,0
3,3
2,1

из них побеги текущего года
1,7
Не опр.
1,4
1,2
1,1
0,6

Хвоя:
11,6
13,0
8,9
9,0
8,2
5,8

в том числе: первого года
8,9
7,7
6,8
4,2
3,5
2,9

второго года
2,7
4,8
2,0
4,3
3,8
2,1

третьего года
0
0,5
0,1
0,5
0,9
0,8

четвертого года
0
0
0,02
-
0,02
0,04


В сильно ослабленных выбросами древостоях доля хвои текущего года в составе надземной биомассы увеличивается до 7,7-8,9 %. Запасы и доля двухлетней хвои не имеют явной связи со степенью повреждения насаждений. Наиболее значительно в древостое варьирует масса хвои третьего и четвертого годов, которые полностью отсутствуют при сильном ослаблении. На фракционный состав надземной фитомассы деревьев оказывает влияние их положение в древесном пологе. В сильно ослабленных древостоях, при сниженной общей биомассе и массе стволов, деревья равного диаметра имеют повышенное (в среднем на 5,3 %) количество хвои в кроне по сравнению с контролем.

Данные анализа моделей, отобранных в насаждениях сосны разной степени ослабления, показывают, что между приростом древесины и массой хвои на дереве существует тесная корреляционная зависимость, характеризуемая линейными уравнениями типа y = a + b x (r= 0,91 – 0,98), значимыми на 5 % уровне. Следовательно, уменьшение надземной фитомассы древостоев и, в первую очередь, массы стволов, является следствием снижения продуктивности ассимиляционного аппарата ослабленных выбросами деревьев. При этом отношение суммарной годичной продукции к общей массе хвои меньше зависит от степени повреждения насаждения (изменяется от 1,4 до 2,0), чем отношение годичной продукции стволов к общей массе хвои (от 0,4 до 1,1) (табл. 6).


Таблица 6

Показатели эффективности ассимиляции хвои древостоев сосны

Отношение
Показатели эффективности ассимиляции хвои в древостоях разного состояния

3,0

2,8
1,9
2,1
1,4
1,3

Суммарная годичная продукция фитомассы / общая масса хвои
1,6
1,4
1,6
2,0
1,5
1,9

Годичная продукция стволов / общая масса хвои
0,4
0,4
0,8
0,7
0,7
1,1

Суммарная годичная продукция фитомассы / годичная продукция хвои
2,0
2,4
3,6
2,6
3,5
3,8


То есть, сокращение прироста стволов деревьев в большей мере обусловлено перераспределением ассимилятов в организме на поддержание фотосинтезирующей его части в ущерб приросту древесины. Таким образом, отмечаемая переориентация метаболизма на восстановление преждевременно опавшей хвои, потерю части ассимилирующей поверхности из-за некрозов, регенерацию хлорофилла и других нарушений, хотя и приводит к снижению запасов древесины, но обеспечивает жизнестойкость организма в условиях загрязнения.

Изучение вертикально- фракционного распределения фитомассы крон, характеризующего потенциальную ассимиляционную способность ее разных частей, показывает, что в молодняках сосны у здоровых деревьев основная масса хвои сосредоточена в наиболее интенсивно ассимилирующей верхней части кроны (на рисунке цифрами указаны мутовки кроны). В условиях хронического аэротехногенного загрязнения ослабление сосны происходит по вершинному типу. У сильно ослабленных деревьев, в отличие от здоровых, отмечается наибольшее развитие ветвей в нижней, а наименьшее – в верхней части кроны (рис. 3). Здесь масса неохвоенных ветвей кроны в среднем в 5 раз




превышает массу охвоенных, при этом около 2/3 охвоенных ветвей составляют побеги текущего прироста. Охвоение вершин представлено только однолетними побегами. Более половины массы однолетней и 2/3 массы двухлетней хвои смещается в нижние части кроны, повышая их роль в продукционном процессе, устойчивости деревьев и жизнедеятельности сообщества. По всей кроне доминирует масса хвои первого года, превышающая массу двухлетней в среднем в 9 раз; хвоя второго года появляется только на 4-ой мутовке и достигает наибольшей массы в нижней части кроны.