ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2013, № 2, с. 38-44
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
УДК 630*232(571.55)
ВЛИЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СНЕГОВОГО И ПОЧВЕННОГО ПОКРОВОВ В ЗЕЛЕНОЙ ЗОНЕ г. ЧИТЫ НА ПРОРАСТАНИЕ СЕМЯН СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ*
© 2013 г. И. Л. Вахнина, Л. В. Замана
Институт природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН 672014 г. Чита, ул. Недорезова, 16а E-mail: vahnina_il@mail.ru Поступила в редакцию 05.02.2007 г., после доработки - 18.07.2012 г.
Приведены результаты опытов по проращиванию семян сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.), собранных с лесной территории в окрестностях г. Читы, при увлажнении снеговой водой и в почве. Установлено, что концентрации химических элементов в снеговом покрове с загрязненных территорий вызывают достоверное увеличение энергии прорастания семян. Многолетнее накопление загрязняющих веществ в почвенном покрове, в первую очередь тяжелых металлов и особенно свинца и цинка, приводит к снижению их всхожести.
Сосна обыкновенная, энергия прорастания, всхожесть, загрязнение, почва, снег, зеленая зона.
Изучение влияния загрязнения окружающей среды на функционирование генеративной сферы на разных этапах формирования древесных растений (от всхожести семян до формирования репродуктивных органов) позволяет определить потенциальные возможности естественного возобновления и сохранения лесов в условиях зеленых зон городов. К основным компонентам природной среды, депонирующим загрязняющие вещества, относится почвенный покров. От года к году он аккумулирует атмосферные выпадения, адсорбируя химические соединения непосредственно из воздуха и при поглощении атмосферных осадков. Изменяются химический состав и кислотность почв, повышаются концентрации не только биофильных (азот, калий, фосфор и др.), но и токсичных элементов, особенно тяжелых металлов. При этом биологическая доступность жизненно важных для растений элементов может как снижаться, так и повышаться.
К депонирующим средам относится также снеговой покров [23], поэтому изучение распределения загрязняющих веществ в снеге широко используется при оценках экологического состояния городских территорий. В снеговой воде кон-
* Работа выполнена при частичной финансовой поддержке РФФИ (11-04-98013-р_сибирь_а).
центрации химических элементов, содержащихся в атмосферных выбросах, существенно выше, чем в дождевых осадках. Фильтрация талых вод в почву не только приводит к накоплению загрязняющих веществ в почвенных горизонтах, но и может напрямую влиять на прорастание семян растений.
На территории зеленой зоны г. Читы преобладающей древесной породой является сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.). К настоящему времени накоплен обширный материал, освещающий влияние как природных, так и техногенных факторов на качественные и количественные характеристики генеративных показателей сосны [12, 17, 19, 22 и др.]. По результатам исследований качество семян, как и другие параметры генеративной сферы, связано с генетическими особенностями материнских древостоев и зависит от комплекса экологических факторов внешней среды. Из видовых особенностей сосны обыкновенной отмечается высокая абсолютная всхожесть семян в разных географических районах. В природных условиях Забайкалья она изменяется от 65 до 81% [27], для территории г. Читы получены более высокие показатели - 96% (95,6±2,9%) [2]. По нашим данным, всхожесть семян сосны, собранных с фоновых участков в районе города, несколько ниже и в зависимости от погодно-климатических
условий в период закладки варьирует от 87 до 94%, а энергия прорастания - от 87 до 95% [5].
Воздействие неблагоприятных факторов как природного, так и техногенного характера повышает амплитуду варьирования, в том числе и качественных показателей семян. По данным многочисленных исследований, под влиянием загрязнения происходит подавление репродуктивной деятельности как на этапе формирования генеративных органов сосны, так и при прорастании семян [4, 5, 8, 17, 24-26, 31 и др.]. В публикациях достаточно широко рассматривается токсическое действие тяжелых металлов, из которых особое внимание уделяется таким элементам, как свинец, цинк, хром, кадмий и др. [7, 11, 13, 14, 19-30 и др.]. Исследования по большей части были направлены на выявление взаимосвязи концентраций элементов в системе "почва-растение", выяснение их пороговых значений. Имеется ряд публикаций по изучению влияния кислотно-щелочной реакции среды на прорастание семян сосны, но они содержат разноречивые сведения, в целом сводящиеся к выводам об эврибионтности семян по отношению к кислотности почв во время прорастания. В некоторых работах в качестве универсального метода оценки фитотоксических свойств почв, позволяющего определить возможный эффект совместного воздействия разных токсикантов, рекомендуют проводить биотестирование проращиванием семян основных лесооб-разующих пород, характерных для исследуемого экотопа [15, 16].
Учитывая значение поверхностного слоя почвы для прорастания семян и формирования корневой системы всходов, нами проведены опыты по проращиванию семян сосны обыкновенной с хорошими посевными качествами, собранных на участках с различным уровнем загрязнения на территории зеленой зоны г. Читы, при увлажнении снеговой водой и в почвенном субстрате.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА
Зеленая зона г. Читы (52° с.ш. и 113°3 0' в.д.) частично расположена в Читино-Ингодинской впадине, частично занимает склоны хребтов Яблоновый (с северо-запада) и Черского (с юго-востока). Растительность территории представлена преимущественно чистыми сосновыми насаждениями рододендроновой группы типов леса [21]. Характерными особенностями почв района исследований, по данным Н.А. Ногиной [20], является укороченность почвенного профиля, маломощность гумусового горизонта, легкий гранулометрический состав. На склонах хребтов
под лиственничными и сосновыми лесами формируются преимущественно горные мерзлотно-таежные почвы [1].
По данным многолетнего мониторинга состояния окружающей среды, Чита входит в список городов России с наиболее высоким уровнем загрязнения воздушного бассейна, что вызвано, с одной стороны, выбросами предприятий и автотранспорта, с другой - климатическими и орографическими особенностями территории, которые препятствуют рассеиванию аэрополлютантов. В результате на территории города и прилегающих к ней лесных массивов формируется высокий уровень загрязнения снежного покрова и почв.
При определении уровня загрязнения территории нами учитывались данные по суммарному показателю загрязнения (СПЗ) [6], который отражает превышение концентраций загрязняющих веществ над фоновым уровнем. Для г. Читы и прилегающих территорий СПЗ почв был рассчитан по 28 химическим элементам (свинец, ртуть, мышьяк, кадмий, цинк, фосфор и др.), для снега -по 20 элементам. В фоновых условиях СПЗ не превышает 64 единиц (допустимая категория).
Сборы снегового покрова и почв для исследований выполнены в сосновом массиве, непосредственно примыкающем к застроенной территории на восточной окраине г. Читы, где СПЗ снежного покрова превосходит пороги чрезвычайно опасной и экстремальной категорий, составляя, соответственно, 257 и 769 единиц. Древостой представлен сосняком разнотравным 100-120-летнего возраста. Деревья имеют ярко выраженные изменения морфофизиологических параметров, которые визуально выражаются в высокой дефолиации крон (50-60% и более) с преобладанием суховершинного типа. Точки отбора проб почв и снега удалены более чем на 200 м от автодороги. Снег взят перед началом снеготаяния (середина марта), пробы почв - после схода снегового покрова в конце апреля. Контрольная проба снега отобрана с условно фонового участка в сосновом массиве на удалении около 20 км от города. Фоновый участок не попадает под преобладающий ветровой перенос со стороны города. Древостой здесь без видимых признаков повреждения, характеризуется регулярным типом дефолиации, когда снижение охвоения происходит равномерно по всей кроне, не выше 30%, что характеризует его как здоровый [3].
Химические анализы проб снега и почв выполнены в аттестованной на проведение таких работ химико-аналитической лаборатории Института природных ресурсов, экологии и криологии СО
РАН широко применяющимися на практике методами. Катионы и металлы определяли атомно-абсорбционным методом, анионы - потенциомет-рическим титрованием с соляной кислотой (CO2 и HCO-), турбидиметрическим методом с сульфатом бария (SO2-), потенциометрическим методом с ионоселективными электродами (pH, F- и Cl). Для калибровки приборов и контроля точности использовали стандарты (ГСО), которые поставлялись лицензированными фирмами. Погрешности измерений соответствовали требованиям ГОСТ 27384-2002.
Использованная в опытах мерзлотно-таежная почва по гранулометрическому составу представлена легкой супесью, сформированной на песчаных отложениях высоких аллювиальных террас. Почвенные образцы отбирали из верхнего гумусового горизонта с глубины 1-3 см из-под подстилки, где в природных условиях происходит прорастание семян. В качестве субстрата для контрольной пробы служил кварцево-полевошпато-вый песок, промытый в дистиллированной воде. Семена при проращивании на данном субстрате реализуют заложенный потенциал всхожести без дополнительного действия на них химических соединений, поступающих в результате выщелачивания из самого субстрата.
Для опытов брали семена сосны обыкновенной, предназначенные для посадки в питомнике Посевные качества семян соответствовали требованиям ГОСТ 14161-86 (класс качества I, чистота не менее 92%). Проращивание проводилось в лабораторных условиях в чашках Петри в соответствии с ГОСТ 13056.6-97. Для определения влияния загрязнения снегового покрова на всхожесть семена раскладывались на дисках из вафельной ткани, увлажняемых снеговой водой. Контролем служили образцы, орошаемые снеговой водой с фоновой территории. С пробами снеговой воды, отобранными на пригородных участках, проведено по два опыта, на фоновом участке - один. Каждый опыт выполнялся в четырех повторностях. По результатам проращивания рассчитывали абсолютную всхожесть (отношение числа проросших семян к общему числу семян,
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.