ЭКОЛОГИЯ, 2013, № 5, с. 330-333
УДК 574.4+502.5
ПЛОТНОСТЬ ПОДРОСТА СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ ПОСЛЕ НИЗОВЫХ ПОЖАРОВ В ЗОНЕ АЭРОТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ
© 2013 г. С. Л. Менщиков, В. В. Барановский, Н. А. Кузьмина
Ботанический сад УрО РАН 620144 Екатеринбург, ул. 8марта, 202 e-mail: msl@botgard.uran.ru Поступила в редакцию 23.05.2012 г.
Изучено влияние двух экзогенных факторов — низовых пожаров и аэротехногенного загрязнения — на успешность естественного возобновления ценопопуляций сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в Зауралье. Установлено, что с увеличением уровня аэротехногенного загрязнения показатели численности и встречаемости подроста сосны снижаются. С усилением интенсивности низового пожара показатели численности и встречаемости подроста послепожарной генерации возрастают, особенно в фоновых условиях. Двухфакторный дисперсионный анализ показал, что рассматриваемые факторы, а также их взаимодействие достоверно влияют на плотность подроста сосны, причем большее влияние оказывают низовые пожары.
Ключевые слова: сосна обыкновенная, аэротехногенное загрязнение, низовые пожары, естественное возобновление.
Б01: 10.7868/80367059713050107
Известно, что успешное естественное возобновление хвойных лесообразующих видов является залогом устойчивости и в целом жизнеспособности лесного биоценоза. В лесах, прилегающих к крупным промышленным центрам, на возобновление воздействует целый ряд негативных антропогенных факторов. Основными из них являются аэротехногенное загрязнение, низовые пожары, рекреационная нагрузка.
В литературе имеются сведения о последствиях воздействия аэротехногенного загрязнения на естественное возобновление сосны, которое далеко не однозначно. С одной стороны, в результате снижения интенсивности семеношения, увеличения мощности лесной подстилки, фитотоксично-сти почвы, прямого воздействия поллютантов (Во-робейчик и др., 1994; Черненькова, 1986, 2004) и других негативных факторов на возобновление сосны происходит снижение его плотности, встречаемости и показателей роста. С другой стороны, изреживание крон деревьев может привести к улучшению светового и температурного режимов почвы, что в ряде случаев вызывает улучшение прорастания и качества семян (Федорков, 1992). Недостаток ряда химических элементов в почве и восполнение их в результате выброса пол-лютантов могут вызвать улучшение показателей роста и состояния подроста сосны под пологом
леса (Алексеев, Дочинжер, 1981; Черненькова, 2002).
Воздействие низовых пожаров на естественное возобновление сосны под пологом леса также неоднозначно. Пожар любой интенсивности вызывает гибель подроста (Ткаченко, 1952), а в ряде случаев наблюдаются снижение или повышение семеношения (Санников, 1981). Однако уничтожение мощного слоя лесной подстилки, минерализация и увеличение содержания зольных веществ в почве, улучшение освещенности, температурного и водного режимов почвы (Романов, 1970; Чистилин, 1974; Санников, 1992; Марты-ненко, 2002), подавление деятельности мышевидных грызунов-семеноедов (Санников, Сан-никова, 1985) способствуют резкому всплеску естественного возобновления. Вместе с тем в литературе очень мало сведений о совместном воздействии двух факторов — низовых пожаров и аэротехногенного загрязнения.
Цель данной работы — анализ результатов изучения успешности естественного возобновления сосны обыкновенной под пологом леса в условиях сопряженного воздействия двух факторов — аэротехногенного загрязнения и низовых пожаров.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Объект исследований — городские и пригородные сосновые боры г. Каменска-Уральского. Он расположен в юго-восточной части Свердловской области, по лесорастительному районированию — в южной части Западно-Сибирской равнинной лесорастительной области, в подзоне предлесостепных сосново-березовых лесов (Колесников и др., 1973). Здесь, на фоне действия таких крупных промышленных предприятий, как Уральский алюминиевый завод, Красногорская ТЭЦ и др., наблюдается большое количество низовых пожаров.
Исследования проводились на постоянных пробных площадях (ППП), заложенных в средневозрастных высокополнотных сосняках по общепринятой в лесной таксации методике. Степень аэротехногенного повреждения древостоев оценивали с использованием российских и зарубежных методик (Manual ..., 1994; Санитарные правила ..., 1998), адаптированных для Уральского региона. Для каждого учетного дерева определяли дефолиацию и дехромацию кроны, срок жизни хвои. Степень повреждения древостоев аэротехногенным загрязнением характеризуется средним индексом повреждения, вычисленным как средневзвешенное из классов (баллов) повреждения деревьев, учтенных на пробной площади или при ленточном перечете по ходовой линии (на маршруте).
С учетом особенностей фонового содержания загрязняющих веществ для таежной зоны Урала была разработана региональная шкала оценки жизненного состояния сосны обыкновенной (Менщиков, 2001), согласно которой древостоям на пробных площадях присваивалась одна из категорий состояния (табл. 1). Учет подроста на ППП проводился согласно общепринятым методикам (Мелехов, 1954; Побединский, 1966; Зло-бин, 1970; Санников, Санникова, 1985). Учетные площадки размером 1 х 1 м располагались на трансектах через 5 м, в количестве 40—50 шт. на ПП; расстояние между трансектами — 10 м. Определяли общую численность и встречаемость всходов и подроста на 1 га. В процессе исследований были заложены 8 постоянных и 7 временных ПП. Суммарно учтено около 10 тыс. экз. подроста на более чем 1000 учетных площадок.
Зонирование насаждений выполнено на основании оценки степени повреждения древостоев на ППП согласно региональной шкале. Выделены зоны среднего, слабого повреждения и фоновая. Фоновая зона (вне зон аэротехногенного загрязнения — контроль) характеризуется средним индексом состояния для сосны (по шестибалльной шкале) — 1.0—2.0.
Давность низового пожара определяли по материалам лесхоза, его интенсивность — по вели-
Таблица 1. Региональная шкала оценки жизненного состояния сосны в очагах аэротехногенного загрязнения
Категория состояния древостоя Средний индекс повреждения
Условно не поврежденные, фоновые 1.0-2.0
Слабо поврежденные 2.1-2.7
Средне поврежденные 2.8-3.5
Сильно поврежденные (гибнущие) 3.6-4.5
Погибшие >4.5
чине слоя недогоревшеи во время пожара лесной подстилки. Интенсивность пожара относили к категории очень сильной при толщине недого-ревшего слоя лесной подстилки 0—0.5 см, сильной — 0.6—1.5 см, средней — 1.6—2.5, слабой — свыше 2.5 см (Санников, Санникова, 1985). Контроль в блоке "пожары" отсутствует, так как в зоне действия аэротехногенного загрязнения такие участки не обнаружены (все сосновые боры в районе г. Каменска-Уральского в той или иной степени подвергались воздействию низовых пожаров).
Весь материал обработан традиционными методами математической статистики с использованием дисперсионного анализа (Зайцев, 1984).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Результаты анализа общей численности подроста сосны после низовых пожаров семилетней давности в условиях различных уровней аэротехногенного загрязнения показали следующее (табл. 2).
В фоновых условиях (после низовых пожаров сильной интенсивности численность всходов сосны более чем в 2 раза достоверно больше, чем после слабых (9.3 тыс. экз. на га; ?факт = 3.72; ?табл = = 1.989), численность 3-4-летнего подроста после сильных пожаров более чем в 19 раз больше, чем после слабых (?факт = 5.05), численность 5-7-летнего подроста — больше почти в 8 раз (?факг = 2.65). Общая численность подроста больше в 15 раз. Встречаемость всходов после сильных низовых пожаров увеличилась в 6 раз, общая встречаемость подроста — в 3.7 раза, чем после слабых низовых пожаров.
В зоне слабого повреждения после низовых пожаров сильной интенсивности численность всходов оказалась больше в 26 раз (?факт = 6.24; ?табл = 1.989), 3-4-летнего подроста — в 18 раз (?факт = 6.94), 5— 7-летнего — в 9 раз (?факт = 2.33), чем после слабых низовых пожаров, а общая численность подроста выше в 15 раз. Встречаемость всходов после сильных низовых пожаров была выше в 9 раз, общая встречаемость подроста — более чем в 7 раз, чем после слабых.
332 МЕНЩИКОВ и др.
Таблица 2. Плотность и общая встречаемость жизнеспособного подроста сосны под пологом леса после низовых пожаров различной интенсивности семилетней давности
Интенсивность пожара Направление/расстояние от источника выбросов, км Плотность, тыс. экз. на га/встречаемость, % Всего подроста, тыс. экз. на га/общая встречаемость, %
всходов (до 2 лет) подроста 3—4 лет подроста 5—7 лет
Фоновая зона
Слабая В/4 9.30 ± 0.40/13.3 1.69 ± 0.50/26.7 1.09 ± 0.40/13.6 2.8/26.7
Средняя З/15 14.20 ± 1.00/69.4 3.40 ± 0.55/34.8 6.10 ± 0.70/17.4 9.5/66.7
Сильная З/15 24.17 ± 3.98/82.6 33.10 ± 6.20/93.9 8.33 ± 2.70/30.6 41.4/97.9
Зона слабого повреждения
Слабая СВ/2.3 0.70 ± 0.30/6.0 1.20 ± 0.57/12.0 0.64 ± 0.48/6.0 1.8/12.0
Средняя СЗ/4 10.5 ± 2.20/40.0 2.00 ± 0.90/10.9 1.20 ± 0.60/5.5 3.2/40.0
Сильная СВ/3 18.3 ± 2.80/56.5 21.7 ± 2.90/67.4 5.65 ± 2.10/23.6 27.4/89.1
Зона среднего повреждения
Слабая В/1 0.40 ± 0.30/4.0 0.20 ± 0.20/2.0 0.40 ± 0.30/4.0 0.6/12.0
Средняя В/1 0.40 ± 0.30/4.0 0.80 ± 0.40/6.0 0.40 ± 0.30/4.0 1.2/18.0
Сильная В/1 1.00 ± 0.40/4.0 1.20 ± 0.40/ 8.0 0.80 ± 0.40/8.0 2.0/20.0
В зоне среднего повреждения показатели густоты всходов после низовых пожаров сильной и слабой интенсивности различались несущественно (?факт = 1.20; ?табл = 1.989). Численность 3—
4-летнего подроста после сильных низовых пожаров была в 6 раз достоверно выше (?факг = 2.24), чем после слабых пожаров, а численность 5-7-летнего подроста после сильных и слабых низовых пожаров различались несущественно (?факт = 0.80). Общая численность подроста после низовых пожаров сильной интенсивности была больше в 3 раза, а общая встречаемость подроста сосны — в 1.7 раза выше, чем после слабых пожаров.
Таким образом, в зоне среднего повреждения по сравнению с фоном снижается разница между показателями плотности и встречаемости всходов и подроста, вызванная низовыми пожарами
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.