ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2013, № 2, с. 15-21
_ ОРИГИНАЛЬНЫЕ _
СТАТЬИ
УДК 630*11+630*160.21+630*416.16
УСЫХАНИЕ ПИХТОВО-КЕДРОВЫХ ЛЕСОВ КУЗНЕЦКОГО АЛАТАУ В УСЛОВИЯХ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ*
© 2013 г. Е. В. Бажина1, В. П. Сторожев2, И. Н. Третьякова1
1 Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН 660036 Красноярск, Академгородок, 50/28 E-mail: genetics@ksc.krasn.ru 2Национальный парк Шушенский бор 662710 Красноярский край, пгт. Шушенское, ул. Луговая, 9 Поступила в редакцию 24.05.2010 г.
Проведена комплексная оценка пихтово-кедровых древостоев в горах Кузнецкого Алатау. Выявлено, что сильно поврежденные биоценозы сосредоточены в районах средне- и высокогорья на склонах западной экспозиции и для них характерно интенсивное усыхание пихты сибирской. Как показали исследования в древостоях, характеризующихся низким индексом жизненного состояния, наблюдается накопление в хвое деревьев сульфатов и ртути, а также снижение содержания цинка.
Лесные биоценозы, техногенные загрязнения, пихта сибирская, кедр сибирский.
В последние десятилетия в числе вопросов первостепенной важности рассматривается региональная деградация лесов [12, 14, 36]. Ухудшение состояния деревьев проявляется в падении радиального прироста, усыхании крон деревьев, их дехромации и дефолиации. Предполагается, что деградация лесов обусловлена влиянием комплекса повреждающих физико-химических и биологических факторов в сочетании с фитоце-нотическими: вековыми сменами растительности, древностью хвойных, повышенной чувствительностью их к условиям среды, в частности, к изменениям климата, загрязнению, грибным эпифитотиям и др. Лесные древесные виды адаптировались к различным биотическим и абиотическим факторам на протяжении всего голоцена. В условиях резкого антропогенного изменения среды лесные древесные виды оказались не устойчивыми к новым повреждающим факторам, что привело к частичному или полному разрушению древесных популяций [29].
В горах Кузнецкого Алатау и Горной Шории деградации подвержены более 450 тыс. га горных экосистем, произрастающих к востоку от Южно-
* Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (№ 11-04-00281) и Красноярского краевого фонда науки (№ 09-04-98000 р_сибирь-а).
Кузбасского промышленного района [2, 4, 12]. Основные массивы усыхающих и сильно ослабленных насаждений находятся в закрытых горными хребтами котловинах, ослабленные древостои - в более открытых и продуваемых ветрами частях региона. Оценка качества среды в горах Кузнецкого Алатау по содержанию токсикантов в снежном покрове [19] показала достаточно низкий уровень загрязнения данного региона. Однако долговременное воздействие даже низких концентраций поллютантов и, в частности тяжелых металлов, может привести к аккумуляции их в хвое древесных растений [10, 17, 34, 36]. Очевидно, для выяснения причин усыхания и прогноза развития экосистем необходим тщательный анализ региональных условий и особенностей повреждения деревьев. При анализе жизненного состояния древостоев для диагностики питательного режима лесных фитоценозов, а также выявления дефицита или токсичности элементов для растений, наряду с морфологическими показателями, широко используют элементный состав хвои [10, 11, 13, 17, 18, 32-34, 36].
Цель настоящего исследования - выявление особенностей и причин повреждения темнохвой-ных лесов (Abies sibirica Ledeb. и Pinus sibirica Du Tour.) в горах Кузнецкого Алатау.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА
Исследования проводились в южной части нагорья Кузнецкий Алатау (район заповедника "Кузнецкий Алатау") в 2007-2008 гг. Климат района континентальный, господствуют западные с южной составляющей ветры, что определяет загрязнение района предприятиями Южного Кузбасса, отстоящими на 80-120 км к западу, и влиянием дальнего переноса токсикантов промышленных центров Алтайского края, расположенных на расстоянии 180-280 км. Основными загрязняющими веществами техногенного происхождения являются оксиды серы, углерода, азота, углеводороды, 4-бенз(а)пирен, различные соединения металлов, кремния, цианиды, фториды [4, 8].
Для оценки состояния темнохвойных лесов были заложены пробные площади (пр. пл.) на различных абсолютных высотах: в бассейне рек Кия (пр. пл. 3, 4) и Уса (пр. пл. 5-10), на хр. Бархатный (пр. пл. 2) и в непосредственной близости от Белогорского нефелинового рудника (пр. пл. 1) в пихтарниках подгольцовых, разно- и крупнотравной группах типов леса (табл. 1). На пробных площадях проведена оценка жизненного состояния деревьев согласно методике В.А. Алексеева [1], отобраны модельные деревья пихты сибир-
ской разных категорий состояния [25]. На каждой пробной площади в конце вегетационного периода (август) с 10 модельных деревьев кедра и пихты 90-210 летнего возраста из верхней трети кроны отбиралось по 300 г 3-4-летней хвои. Хвоя высушивалась в специальном помещении без доступа солнца до воздушно-сухого состояния. Анализ проб проводился в ФГУ "Государственная станция агрохимической службы "Хакасская" в соответствии с [5-7, 15, 16]. Хвоя сжигалась в муфельной печи при температуре 500-525 °С без разделения на возрастные классы. Определение содержания фтора проводилось на иономере И-130; цинка, меди, свинца, кадмия - на вольтамперометриче-ском анализаторе ТА-2; серы и мышьяка - фотоколориметрическим методом на фотоколориметре КФК-3-01; ртути - атомно-абсорбционным методом на спектрофотометре "Квант-АФА". Статистическая обработка данных проводилась с использованием программы 81а11811еа 6.0.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Жизненное состояние лесных биоценозов. В районе исследований преобладают поврежденные лесные биогеоценозы с индексом жизненного состояния 46.4-79.1 (табл. 1). В данных биоце-
Таблица 1. Индекс жизненного состояния лесных биоценозов Кузнецкого Алатау
Пр.пл. Экспозиция склона Высота над ур. моря., м Состав древостоя Тип леса Индекс жизненного состояния Класс лесных биоценозов *
1 Северо-западный 850 9П1К Пихтарник раз- 46.4 Сильно по-
2 наветренный Северо-восточный 567 6П4К нотравный Пихтарник раз- 57.5 врежденные Поврежденные
3 подветренный Юго-западный навет- 778 9П1К нотравный Пихтарник раз- 54.3 Поврежденные
4 ренный Северо-западный 1000 6П4К нотравный Пихтарник под- 50.2 Поврежденные
5 наветренный Северо-восточный 713 9П1К гольцовый Пихтарник раз- 92.3 Ненарушенные
6 подветренный Северо-западный наветренный 765 9П1К нотравный Пихтарник мохово-разно- 59.0 Поврежденные
7 Юго-западный навет- 799 9П1К травный Пихтарник раз- 71.9 Поврежденные
8 ренный Юго-восточный 768 8П2К нотравный Пихтарник под- 79.1 Поврежденные
9 подветренный Юго-западный навет- 1248 9П1К гольцовый Пихтарник под- 71.5 Поврежденные
10 ренный склон Северо-западный наветренный склон 920 9П1К гольцовый Пихтарник крупнотравный 65.6 Поврежденные
Примечание: П - пихта; К - кедр. * По [1].
ч о
(н «
я я
ч
<о
а С
га у
я ^
н &
Й «
<о ^
га я
>Я
§ о
о ^
« а
я н о сЗ (Г
л н о о я я
<о
N «
* а н в
^ о с £
о а П
га я
Й « га ЬД
н Й
ш Я
(н
<о «
>Я §
о &
>Я
Я «
о Я
<о
сЗ
Я %
& о
н -
Ш 5
Я ^ч Д1
сЗ
н о
О
3
В
н о
сЗ Н
а и эт ч о
В
сЗ X
3 сз
о га
^ Й
м &
2 <о
Я (з;
© 5
(н я
Р я «
ч &
П
оо 7 7 см т о
т о 1 О '—1
^Ч т ^ч гч' -Н ГЧ ю ^ч т ГЧ
-Н -Н -Н -н +1 -Н -н
1 оо 1 о 1
оо ю 7 7
сл сл
ГЧ -ч'
-Н -Н
СЮ СП
гч -Н о
сю ю ю
-Н гч
-Н
7
гч -Н о
1^ 00 00
СМ II
-н д
^ СМ
^ч' СМ
-н -н
^Г Г-
сю сю
см -Н см
СМ
н О
Я &
Я «
^ л см
-ч (Г
СП
СП
ю
см о
о о
ю о
т оо о
ю
т
о
7
о
7
7
О ГО СП
о
7
о
ООО >/ч см оо О ^Н о
О о о </ч см см
N (Л П
^Г сю с^
СМ -ч -ч
сл
К
ООО
см о о
^ч ГЧ ГЧ
о о
оо
и
я я
СЗ X
3 о
т ^ сп
см см
-Н -Н
сю см СП сч
ю
7
Ю СП ^г
ю
о 2 1
О О О О О гч|-</Ч 00 00 ^Г ^ч' -Н (Ч ^ч (N1 СЧ <4 V) см
о
го о я л ч
Я
СС
и <о <о <о
я го Я Я Я
я Я Я я Я
сЗ Я сЗ сЗ с^
X с^ X X X
3 о X 3 3 о 3 о 3 о *
^ о го с ^ ^ ^
и ^ ю ю и <о
го го га о О О <о Я
Я о я я Я ч <о а
ч го Ю с^ а с л ч л ч ч <о
а Ч ч го я я а о
О О о о О В
ГЧ ГЧ СП СП
и и Я а и
ра в т н е и Я
и ф
ф
и
н
д
е л е т и л с и
№
СП
и р
С
нозах происходит интенсивное усыхание пихты сибирской: снижается длина хвои, появляются некрозы и хлорозы, падает урожайность шишек и качество семян. В большей степени повреждаются биоценозы, растущие в верхних частях гор и на наветренных склонах северо-западных экспозиций. Максимальное повреждение отмечается в непосредственной близости от действующего нефелинового рудника (г. Белогорск, пр. пл. 1), где у деревьев кедра осталось лишь несколько живых ветвей в верхней части кроны, у деревьев пихты усохла большая часть кроны, они относятся к третьей и четвертой категориям усыхания [25]. Ненарушенные биоценозы отмечены на северовосточном подветренном склоне (бассейн р. Уса, кордон "Базан").
Анализ модельных деревьев показал, что у пихты сибирской сохраняются видовые особенности: узкопирамидальная форма кроны, ярко выраженная апикальная доминантность и плагиотропизм ветвей, ярусность кроны по типам сексуализа-ции [25]. Протяженность генеративных ярусов у модельных деревьев составляла: женского - от 0.5 до 1.7 м, мужского - от 0 до 15.3 м, вегетативный ярус занимал от 2.38 до 9.10 м (табл. 2). У деревьев пихты сибирской, растущих на пр. пл. 2 и 5 усыхание происходит по всей кроне, иногда в большей степени повреждается нижняя часть кроны. В горных лесах (выше 600 м над ур. моря) наблюдается характерный для данного вида "подверхушечный" тип усыхания: на расстоянии 0.8-3.5 м от вершины дерева появляется зона усыхания, уменьшаются численность хвои на единицу побега и ее длина, увеличивается угол отхождения ветвей от оси ствола. Категория усыхания не зависит от возраста дерева. Начало усыхания модельных деревьев датируется 19911999 гг. Несмотря на то, что повреждение деревьев в горах Кузнецкого Алатау началось гораздо позже, чем на хребте Хамар-Дабан, усыхание идет более интенсивно - протяженность усохшей части у отдельных деревьев достигает 12.4 м (более 62% общей протяженности кроны). Усыхание кедра сибирского происходит по классическому для хвойных типу. П
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.