ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2007, № 2, с. 45-50
ОРИГИНАЛЬНЫЕ ^^^^^^^^^^^^^ СТАТЬИ
УДК 630*561.24
РАДИАЛЬНЫЙ ПРИРОСТ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ ПРИ АЭРОТЕХНОГЕННОМ ЗАГРЯЗНЕНИИ В БАССЕЙНЕ СЕВЕРНОЙ ДВИНЫ
© 2007 г. Р. В. Щекалев, С. Н. Тарханов
Институт экологических проблем Севера УрО РАН 163061 Архангельск, наб. Северной Двины, 23 Поступила в редакцию 25.01.2006 г.
Исследована изменчивость радиального прироста сосны обыкновенной в различных эколого-гео-графических условиях бассейна Северной Двины. Показано влияние аэротехногенного загрязнения на величину дендрохронологических индексов. Проанализированы вариабельность радиального прироста в зависимости от возраста и ширины кроны деревьев.
Изменчивость, радиальный прирост, сосна обыкновенная, аэротехногенная нагрузка.
Проблема изучения радиального прироста как индикатора продуктивности хвойных насаждений наряду с методами определения включает вопросы изменчивости под влиянием внешних и внутренних факторов [6, 10, 12, 17]. Колебание радиального прироста принято рассматривать как результат адаптации древесных растений к изменяющимся условиям среды на Европейском Севере [4, 5, 15-17], а снижение ширины годичного кольца может указать на наличие угнетения роста вследствие атмосферного загрязнения [18].
Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.) является одним из основных лесообразующих видов на Европейском Севере. На территории Северодвинского бассейна сосновые насаждения произрастают в условиях длительного техногенного воздействия со стороны крупнейших в Европе предприятий целлюлозно-бумажной промышленности, а также объектов теплоэнергетики, сконцентрированных вокруг Архангельска, Котласа и Сыктывкара.
Задача настоящей работы - изучить изменчивость радиального прироста сосны обыкновенной в условиях длительного влияния промышленных эмиссий в бассейне р. Северная Двина, а также определить различия в ходе роста деревьев с различной шириной кроны.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА
Исследования проводились в 1999-2003 гг. в типичных для северной и средней тайги условиях произрастания. В хвойных насаждениях, расположенных в районах сосредоточения промышленных предприятий (Архангельск, Котлас, Сыктывкар), заложено 67 пробных площадей. Набор
пробных площадей обеспечил достаточную репрезентативность опыта, необходимую для проведения сравнительных оценок в сходных лесо-растительных условиях (по типам леса и лесовод-ственно-таксационной характеристике), но с различной степенью техногенной нагрузки (на различном удалении от "высоких" источников загрязнения) с учетом "розы ветров". При лесовод-ственно-таксационной характеристике насаждений руководствовались общепринятыми методиками [1, 7, 9, 14]. На каждой пробной площади у 15% деревьев сосны от их общего числа (в среднем 30 деревьев на пробной площади), распределенных пропорционально естественным ступеням толщины, на высоте 1.3 м в направлениях север-юг (при явной асимметрии ствола дополнительный в перпендикулярном направлении запад-восток) возрастным буравом отбирались керны с одновременным измерением высоты дерева, диаметра ствола и кроны. В общей сложности отобрано порядка 2500 кернов.
На основании полученных кривых распределения диаметра проекции кроны из общей совокупности по каждому типу леса выделяли группы деревьев с узкой и широкой кроной. Деревья с диаметром кроны менее х - 0.5а (среднее значение -0.5 стандартного отклонения) отнесены к группе с узкой кроной, более х + 0.5а соответственно к группе ширококронных. Для каждого отобранного керна древесины определяли величину радиального годичного прироста. Измерения проводили с помощью окуляр-микрометра под микроскопом с точностью до 0.01 мм согласно [8]. Колебание длины полученных рядов прироста не превышает одного класса возраста (20 лет). Синхронизация рядов осуществлена посредством ав-
Таблица 1. Представленность опытных участков в районе исследований
Тип сосняка Число пробных площадей Расстояние от источника эмиссий, км Класс бонитета Полнота древостоя Класс возраста
Черничный свежий Кустарничково-сфагновый 26 41 2-170 1-150 III-IV V-V6 0.70-0.85 0.40-0.60 V IV-VI
Таблица 2. Радиальный прирост сосны на различном удалении от источника эмиссий (х ± sx), мм
Тип сосняка Удаленность от промышленных предприятий, км
5-7 10-15 20-25 40-100
Район Архангельска
Черничный 1.02 ± 0.09 1.17 ± 0.09 1.38 ± 0.11 1.52 ± 0.12
Кустарничково-сфагновый 0.56 ± 0.08 0.87 ± 0.09 1.06 ± 0.11 1.22 ± 0.10
Район Котласа
Черничный 1.24 ± 0.10 1.41 ± 0.11 1.54 ± 0.12 1.66 ± 0.13
Кустарничково-сфагновый 0.94 ± 0.09 1.14 ± 0.11 1.34 ± 0.10 1.38 ± 0.12
Район Сыктывкара
Черничный 1.11 ± 0.11 1.27 ± 0.12 Не опр. 1.56 ± 0.13
Кустарничково-сфагновый 0.78 ± 0.09 0.97 ± 0.10 1.11 ± 0.11 1.24 ± 0.11
Примечание. x - среднее значение; sx - ошибка среднего значения.
токорреляции, а перекрестная датировка - с использованием указательных дат. Выявление закономерностей изменчивости радиального прироста в полученных рядах осуществляли при помощи метода скользящего осреднения [11].
Для количественной характеристики колебаний прироста применяли коэффициенты чувствительности (Кч) [17, 21] и синхронности (Кс) [19, 20].
При незначительных величинах коэффициента чувствительности по временным рядам радиального прироста дополнительно рассчитан "индекс стресса" (Is) по С.П. Арефьеву, биологический смысл которого заключается в отображении реакции дерева на воздействие дезадаптирующего фактора (стресса), проявляющейся в резком колебании радиального прироста и образовании аномальных по ширине колец древесины, компенсирующих механические перегрузки или повреждения [2].
Полученные материалы обработаны методами корреляционного и дисперсионного анализов, а также непараметрического сравнения выборок при помощи критерия согласия Колмогорова-Смирнова [3]. Вычисления осуществляли с использованием программ Excel' 2000, Statgraphics Plus для Windows 2.1, Grow lain (для Windows' 98). Оценку уровней внутривидовой изменчивости изучаемых показателей проводили с использова-
нием шкалы, составленной С.А. Мамаевым [13]. Краткая характеристика пробных площадей приведена в табл. 1.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Анализ полученных данных показал снижение средней величины радиального прироста сосны по мере сокращения расстояния до источника техногенных эмиссий (табл. 2). Фактор удаления от "высоких" источников загрязнения в большей мере влияет на величину радиального прироста в насаждениях кустарничково-сфагнового типа леса в районах Архангельска и Котласа, коэффициент детерминации ф) составляет соответственно 0.86 и 0.79. В сосняках черничных свежих это влияние проявляется в районах Сыктывкара ф = 0.45) и Котласа ф = 0.66).
Нами отмечена тенденция снижения коэффициента вариации (С) радиального прироста при увеличении расстояния до источника эмиссий (табл. 3). Достоверность различия (!) изменчивости радиального прироста превышает порог значимости при вероятности р01 по всем рассматриваемым случаям, исключая сопоставление черничников свежих, произрастающих в районе Сыктывкара на расстоянии 15-25 и более 40 км. Колебание ширины годичного кольца возрастает с улучшением почвенных условий произрастания.
РАДИАЛЬНЫИ ПРИРОСТ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ
47
Таблица 3. Экологическая изменчивость радиального прироста сосны на различном удалении от источника эмиссий (С. У. ± sс.v), %
Архангельск Котлас Сыктывкар
Расстояние сосняк кустар-ничково-сфаг-новый сосняк черничный сосняк кустар-ничково-сфаг-новый сосняк черничный сосняк кустар-ничково-сфаг-новый сосняк черничный
До 10 км 14.0 ± 1.0 8.0 ± 0.8 17.9 ± 1.5 24.1 ± 2.1 8.7 ± 0.8 11.8 ± 1.0
15-25 км 9.8 ± 0.9 13.2 ± 1.1 12.1 ± 0.9 20.6 ± 1.8 10.0 ± 1.0 8.7 ± 0.8
Более 40 км 6.5 ± 0.7 10.2 ± 0.9 8.9 ± 0.8 15.2 ± 1.3 8.1 ± 0.8 9.0 ± 0.9
Примечание. СУ. - коэффициент вариации; scv - ошибка.
Таблица 4. Изменчивость радиального прироста сосны на различном уровне (С.У. ± sc.v), %
Тип сосняка
Эндогенная
Индивидуальная
Экологическая
Кустарничково-сфагновый Черничный
Кустарничково-сфагновый Черничный
Район Архангельска
21.7 ± 1.7 23.3 ± 2.1
19.0 ± 1.5 24.6 ± 1.7
Район Сыктывкара
27.2 ± 2.4 36.5 ± 3.2
13.9 ± 1.1 21.7 ± 1.7
Район Котласа
8.0 ± 0.6 9.8 ± 0.7
8.3 ± 0.6 11.0 ± 0.9
Кустарничково-сфагновый 33.1 ± 2.8 26.8 ± 1.8 12.0 ± 0.9
Черничный 39.5 ± 3.4 32.4 ± 2.8 13.7 ± 1.0
Примечание. С.У. - коэффициент вариации; - ошибка.
Согласно критерию Фишера ^) выявлено достоверное различие дисперсии во временных рядах радиального прироста в различных условиях произрастания. Вычисленные значения этого критерия превышают критические при 1%-м уровне значимости во всех рассматриваемых районах.
Для каждого района исследований по значениям коэффициента вариации установлены уровни внутривидовой изменчивости радиального прироста (табл. 4). Согласно шкале С.А. Мамаева [13] в большинстве случаев для экологической изменчивости более характерен низкий и средний уровень, для индивидуальной - средний и повышенный, для - эндогенной - повышенный и высокий.
Нами построены усредненные ряды абсолютного прироста отдельно по типам леса и географическим районам на различном удалении от источников техногенных эмиссий (рис. 1). Для этих рядов рассчитан коэффициент чувствительности, который позволяет оценить степень воздействия в основном внешних факторов на изменение величины годичного прироста [17]. Определено общее снижение Кч при увеличении расстояния от источника эмиссий. В фоновых условиях значение коэффициента варьирует в пределах от 0.10
до 0.18, а на расстоянии менее 5 км - от 0.12 до 0.35. Наибольшие значения коэффициента отмечены в сосняках кустарничково-сфагновых, произрастающих в непосредственной близости от "высоких" источников промышленных выбросов района Архангельской агломерации. По нашему мнению, данный факт свидетельствует о довольно высокой отзывчивости радиального прироста сосны низкопродуктивных насаждений сфагновой группы на изменение внешних условий.
Коэффициент синхронности, характеризующий степень воздействия общих факторов по отношению к сопоставляемым рядам радиального прироста
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.