Автореферат: Состояние хвойных насаждений зоны широколиственных лесов и репродукция сосны обыкновенной в условиях промышленного загрязнения

При анализе результатов исследований использованы методы вариационной статистики, регрессионного и корреляционного анализов (Лакин, 1990). Обработка полевых материалов проведена с применением программ "Проба" (Соломников, 1997), «Статистика» (Марченко, 1994) и програмной среды Microsoft Exel.

4 Состояние элементов лесных биоценозов при действии промвыбросов различной химической природы

В качестве надёжных индикаторов состояния древостоев нами использовалась сумма признаков, характеризующих состояние отдельных деревьев, древостоев и компонентов биогеоценоза: доля здоровых деревьев, суммарная доля деревьев в разной степени ослабления и структура текущего отпада. Оконтуривание зон различной степени промвоздействия проведено по преобладанию древостоев той или иной категории поврежденности с уточнением границ зон по состоянию эпифитных синузий (таблица 1).

В зоне щелочных выбросов нами обследовано 495 га сосновых насаждений Учебно-опытного лесничества. Из них в зоне сильного промвоздействия выделено- 127,5 га насаждений, в зоне умеренного - 105,6 га, в зоне слабого - 125,3 га. В районе действия фторсодержащих аэрополлютантов в зоне сильного воздействия находится 33,9 га насаждений, умеренного- 629,4 га, слабого - 1306,9 га. Малая площадь, занимаемая зоной сильного воздействия, обусловлена низкой летучестью фторидов и быстрым их связыванием в атмосфере.

Таблица 1 - Классификация хвойных насаждений по степени воздействия аэрополлютантов

Зоны воздействия аэрополлютантов чётко выделяются по суммарной доле деревьев разной степени ослабленности (таблица 2) (tфакт. > tst. при Р = 99,9 %). Во всех исследованных насаждениях доля ослабленных деревьев уменьшается при удалении от источника выбросов.

Таблица 2 - Доля деревьев II…IV категорий состояния в зонах различной интенсивности промвоздействия, %

В сосновых древостоях зоны сильного воздействия щелочных выбросов доля ослабленных деревьев сосны связана с полнотой насаждения (r = -0,623), возрастом (r = 0,736), составом насаждения (r = 0,648) и расстоянием до источника выбросов (r=-0,569). Большее ослабление наблюдается на расстоянии до 2 км от источника выбросов в насаждениях старше 80 лет и при полноте 0,7…0,8. Ослабление же фторисодержащими выбросами в зоне сильного воздействия не связано с особенностями таксационных характеристик насаждений.

В зоне умеренного воздействия щелочных выбросов доля ослабленных деревьев связана с полнотой насаждения (r=-0,773), возрастом (r=0,731), составом насаждения (r=0,628) и расстоянием до источника выбросов (r=-0,544). В величине же ослабления фтористыми выбросами отмечена её связь только с полнотой (r=-0,636) и составом насаждений (r=-0,643).

В зонах слабого и фонового воздействия выбросов щелочной и кислой природы зависимость между степенью ослабления и таксационными характеристиками насаждений отсутствует.

В еловых насаждениях тесные корреляционные связи между таксационными показателями и состоянием древостоя отмечаются только в зоне сильного воздействия. Участие деревьев разной степени ослабленности в составе насаждения увеличивается с повышением полноты насаждений (r=0,825), что может быть объяснено ухудшением их проветриваемости; с увеличением возраста (r=0,571), и увеличением участия в составе главной породы (r=0,690), что подтверждает меньшую устойчивость к промвыбросам однопородных еловых насаждений.

При детальном обследовании изучалось распределение деревьев по категориям состояния и структура текущего отпада. В зоне воздействия щелочных выбросов было заложено 27 пробных площадей (ПП), в районе воздействии фторсодержащих - 21 ПП, из них 7 ПП в сосняках и 14 ПП в еловых насаждениях.

Усиление степени воздействия загрязнений отражается в снижении устойчивости и ухудшении состояния деревьев, увеличение доли текущего отпада, суммарной доли ослабленных деревьев и в уменьшение доли условно здоровых деревьев. Наиболее интенсивно ослабление древостоя происходит в зонах сильного и умеренного промвоздействия.

При действии щелочных выбросов средневзвешенная категория санитарного состояния (СКС) варьирует от 2,75 в зоне сильного воздействия до 1,52 в фоновой зоне. Участие здоровых деревьев по мере снижения уровня промвоздействия возрастает с 18 до 72%, а доля деревьев различной степени ослабленности соответственно с 84 до 36%.

Изменения СКС и текущего отпада по числу стволов на постоянных пробных площадях (ППП) отражены на рисунке 1.

Рис. 1 - Средневзвешенная категория санитарного состояния деревьев и текущий отпад в разных зонах промышленного воздействия щелочного типа

Текущий отпад снижается с 3,15% в зоне сильного воздействия до уровня естественного (1,18%) в зоне без видимого воздействия. Средний диаметр отпада по мере удаления от источника выбросов также снижается. В зоне сильного воздействия он составляет 68,65% от среднего диаметра древостоя, а в зоне без видимого воздействия - 51,65%, что отражает включение в отпад при сильном воздействии и деревьев верхнего яруса.

Проанализирована динамика санитарного состояния сосняков при действии щелочных выбросов на ППП. За 14 лет наблюдений общее санитарное состояние сосновых древостоев значительно ухудшилось во всех зонах промвоздействия, произошло увеличение общего отпада. В зоне сильного воздействие он возрос более чем в 3 раза, а в остальных - в 2…2,5 раза.

При действии фторсодержащих выбросов СКС и текущий отпад в сосновых и еловых насаждениях увеличивается по мере усиления степени воздействия аэрополлютантов (рисунок 2).

АБ

Рисунок 2 - Санитарное состояние и текущий отпад в насаждениях с преобладанием сосны (А) и ели (Б)

В зоне сильного воздействия кислых загрязнений на ПП с преобладанием сосны текущий отпад не превышает естественный, хотя сами насаждения ослаблены в значительной степени. На ПП в зоне сильного воздействия с преобладанием ели текущий отпад в 2 раза превышает естественный.

В зоне умеренного воздействия и фоновой зоне кислых загрязнений, как в сосновых, так и в еловых насаждениях текущий отпад не превышает естественный, или несколько выше его.

Установлено, что состояние и текущий отпад древостоев находится в логарифмической зависимости от расстояния до источника выбросов. Коэффициент детерминации R находился в пределах 0,908…0,985, что подтверждает высокую степень аппроксимации данных.

5 Влияние выбросов различной химической природы на состояние и распространение эпифитных лишайников в хвойных биоценозах

Последствия воздействия выбросов различной химической природы на лихеносинузии достаточно близки. Выбросы как щелочной так и кислой природы приводят к угнетению лишайниковых сообществ.

Встречаемость накипных лишайников при воздействии щелочных выбросов увеличивается с 94,2 % в зоне сильного промвоздействия до 100 % в фоновой. При воздействии фторсодержащих выбросов этот показатель варьирует от 0 (в зоне сильного воздействия) до 100% в фоновой.

С уменьшением степени промвоздействия увеличивается средняя длина района поселения накипных лишайников от 2,3 м в зоне сильного воздействия до 3,5 м в фоновой.

Закономерно увеличивается и проективное покрытие на h1,3 м накипных лишайников, при щелочном воздействии изменяясь с 14,5 % до 25,4 %; при действии фторсодержащих выбросов с 0 % до 63,8 %.

Воздействие фторсодержащих выбросов, по сравнению с щелочными, является более агрессивным. В зоне сильного их воздействия формируется «лишайниковая пустыня» в сосновых древостоях. При щелочном воздействии сильной степени отмечаются только накипные формы лишайников с высокой встречаемостью (94,2%) при достаточно низких показателях поселения и гибели до 10 % талломов.

В зонах умеренного промвоздействия отмечаются поселения и накипных и листоватых лишайников. При этом показатели поселения как листоватых так и накипных жизненных форм при фтористом воздействии значительно ниже аналогичных показателей лишайников при щелочном промвоздействии. Проективное покрытие накипных лишайников, при близкой встречаемости и средней длине района поселения существенно различаются (37,6 % при щелочном воздействии и 20,82 % при фтористом). Показатели поселений листоватых лишайников под воздействием фторсодержащих выбросов в 3 и более раза ниже, чем в условиях щелочных выбросов. Встречаемость их при воздействии фторидов составляет 4 % при проективном покрытии на 1,3 м 0,04%, а при щелочном 12,0 % и 8,4 % соответственно.

В зоне слабого воздействия щелочных выбросов, в отличие от фторсодержащих, появляются поселения кустистых лишайников (встречаемость 6,5 %). Однако в целом в зонах слабого воздействия существенное влияние на состояние лихеносинузий начинают оказывать естественные факторы условий роста и межвидовая конкуренция.

В фоновой зоне фтористого воздействия появляются единичные поселения кустистых лишайников на высоте 8…10 м, при щелочном воздействии их встречаемость достигает 20,6 %, при проективном покрытии на высоте 1,3 м 9,5 %. Выбросы различной химической природы в фоновой зоне не оказывают существенного влияния на поселения листоватых и накипных жизненных форм лишайников.

Наиболее устойчивыми к промвыбросам различного состава и наиболее распространенными являются из накипных: лепрария серая (Lepraria incana Ach.), из листоватых - гипогимния вздутая (Hypogymnia physodes L.). Показатели их расселения (встречаемости и проективного покрытия) можно использовать для индикации хронического промышленного воздействия и уточнения границ при зонировании территории.

По результатам исследований разработана шкала для лихеноиндикации промвоздействия (таблица 3).

Таблица 3 - Показатели поселения эпифитных лихеносинузий в зависимости от степени промвоздействия и природы выбросов