Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Состояние березовых насаждений и вегетативное возобновление березы в условиях фтористых загрязнений

ВАК РФ 06.03.03, Лесоведение и лесоводство, лесные пожары и борьба с ними

Автореферат диссертации по теме "Состояние березовых насаждений и вегетативное возобновление березы в условиях фтористых загрязнений"

УРАЛЬСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМ. ЛЕНИНСКОГО'КОМСОМОЛА

На правах рукописи

Левчук Любовь Анатольевна

СОСТОЯНИЕ БЕРЕЗОВЫХ НАСАЖДЕНИЙ И ВЕГЕТАТИВНОЕ ВОЗОБНОВЛЕНИЕ БЕРЕЗЫ В УСЛОВИЯХ ФТОРИСТЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

06.03.03 - Лесоведение, лесоводство; лесные пожары и борьба с ними

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Работа выполнена в Уральском ордена Трудового Красного Знамени лесотехническом институте имени Ленинского комсомола Научные руководители - доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Н.А.Луганский; кандидат сельскохозяйственных наук, доцент С.В.Залесов Официальные оппоненты - доктор сельскохозяйственных наук,

ведущий научный сотрудник В.Н.Данилик; кандидат сельскохозяйственных наук, старший преподаватель А.В.Капралов Ведущее предприятие - Свердловское лесохозяйственное

территориально-производственное объединение

Защита состоится "«23 " ¿¿¿-а^_1991 года

/ 7

в {Л' на заседании специализированного совета К 063.35.0] Уральского, ордена Трудового Красного Знамени лесотехнического института имени Ленинского комсомола.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института

Автореферат разослан " " . 1991 года

Ученый секретарь специализированного совета

В.А.Шаргунова

- 3 -

Введение

Актуальность темы. Лес является основным природным факто-ом регулирования и стабилизации существующего, привычного нам дологического равновесия. С развитием человеческого общества ' лощадь лесов на планете последовательно сокращается. В пос-едние десятилетия глобальное загрязнение среды начинает ска-ываться и на жизнеспособности лесов. Это сведетельствует об ;счерпании ресурсов устойчивости лесной растительности и, ;ледовательно, о необходимости разработки и принятия оператив-(ых мер по ее восстановлению. Переход загрязнения окружающей -¡реды из разряда локальных явлений в глобальное делает риско-занной ориентацию больших регионов на искусственное ограничение числа выращиваемых видов растений /в условиях загрязнения зромыяленными выбросами в любом фитоценозе происходит дифференциация видов и особей по устойчивости/. Первостепенную научную актуальность приобретает в таких обстоятельствах исследование взаимодействия отдельных видов растительности с факторами загрязнения окружающей среды.

Береза является исконной характерной для уральского региона породой с богатым потенциалом применения в промышленном, декоративном и защитном направлениях, что делает крайне актуальным для Урала выявление закономерностей формирования березовых древостоев /в частности, путем естественного вегетативного возобновления березы/. В связи с зтим встает задача комплексного и детального изучения механизма влияния вредных выбросов на растительность и почвы с целью ведения низкоствольного хозяйства в березовых насаждениях. Этой задаче и посвящена предлагаемая работа.

Цели и задачи исследования. Диссертационная работа преследовала две основные цели: I. Выяснить силу и направленном влияния фтористых выбросов на березовые леса, как прямого, те и опосредованного - через почау. 2. Определить порослевую способность березы в условиях фтористых загрязнений.

Для достижения поставленных*целей были определены следу* щие задачи: I. Исследование состояния березы и березовых насаждений в разных зонах фтористого загрязнения. 2. Выяснение влияния фтористых выбросов на почву. 3. Изучение порослевой способности березы а зависимости от зоны загрязнений, типа леса, возраста деревьев, диаметра и высоты пней и сезона руб' ки. 4. Анализ роста и состояния поросли. 5. Экономическая оценка вегетативного возобновления березовых древостоев в ус ловиях фтористых загрязнений.

Научная новизна. В последнее время вопросам эагрязнени окружающей среды уделяется большое внимание и основная масса исследований посвящена проблеме загазованности воздуха. В литературе по березе преобладает работы по ее систематике, дендрологическому описанию, формовому разнообразию, анатомическим и биохимическим особенностям, а также по созданию хультур в зонах загрязнения. Нами в условиях загрязнения.фтс ристыми выбросами были заложены опыты по изучению закономерностей появления поросли; проведены исследования по влиянию поллютантов на почву, а также на возобновление, рост, анатомию и физиологическое состояние поросли березы и деревьев в естественных насаждениях. Большая часть наших исследований в указанных аспектах в условиях фтористых выбросов была про> ведена впервые.

Практическая ценность работы. Изучение состояния березо-насадцений и процесса вегетативного возобновления березы оных зонах фтористых загрязнений позволило предложить гоические предложения производству по ведению низкостволь-) хозяйства в березовых лесах.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы долой на конференции в УЛТИ /1589/, на конференции молодых адх Института экологии растений и животных УНЦ АН СССР 39/, на кафедре лесоводства Уральского ордена Трудового ;ного Знамени лесотехнического института /1990/.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано пять иных работ.

Объем- диссертации. Работа содержит введение, 8 глав, эды и предложения. Машинописного текста 145 страниц, кроме о, в диссертации 35 таблиц, 5 рисунков. Список испольэо-ной литературы включает 236 наименований, в том числе 62 иностранном языке.

I. ЛЕС И ПРОМЫШЛЕННЫЕ ВЫБРОСЫ

Одним из центров исследования влияния промышленных за-знений на растительность в Советском Союзе является Урал -пный центр промышленности нашей страны. Определенный вклад зучение этой проблемы на Урале внесли Н.А.Коновалов /1969/, '.Кулагин /1971/, В.М.Ионин /1962/, С.А.Мамаеэ /1978/, '.Мамаева /1979/, В.С.Николаевский /1975/, В.Ф.Колтаиева '62/, Б.С.Фимушин /1988/ и другие. Устойчивость древесных ;тений к фтористым загрязнениям на Среднем Урале изучали

- б -

В.А.Щавровский, А.В.Капралов /1988/, на Украине - Ю.Г.Присед ский /1985/, в Сибири - Т.А.Михайлова /1985/.

Воздействие любых видов выбросов, в том числе и фторис. тых, на древесную растительность следует рассматривать, с о, ной стороны, в зависимости от состава, мощности, пространст венного распределения продукта источника загрязнений, а с другой стороны - соответственно составу, возрасту, сомкнутости крон лесных насаждений для определенных типов леса и климатических условий.

Фтор, занимающий одно из перьых мест по распространенности и токсичности в атмосфере промышленных районов, , в ось ном накапливается в почвах и растениях. Элемент фтор, благе ря своей реакционной способности, находится в литосфере ис: чительно в виде соединений с другими элементами и в свобод: состоянии не существует. Фтор-соединения в почвах могут ок зывать более долговременное действие по сравнению с атмосф ным фторидом. Тогда как интенсивность токсического действи фторидов, поступивших через атмосферный воздух, оказывает мое сильное воздействие на растительность. Фториды, находя щиеся в почве, долгое вреда не используются растениями, не вымываются из почвы трудно. Из почвенной среды доступ фто{ к растениям несколько меньше, чем из атмосферного воздуха его токсичность при корневом питании.выражена слабее. Для оценки возможности использования березы в качестве лесооб; зователя на загазованной территории и для озеленения насе, ных мест необходимо подробное изучение факторов, способст щкх или мешающих ее возобновлению.. Наиболее активным, дев и надежным является естественное вегетативное возобновлен

успеха которого необходимо правильно учесть взаимодейст-мевду внешними и внутренними факторами'растений.

Количественные характеристики, связанные с ведением низ-?вольного хозяйства вообще, а березы в частности, тем бо-в условиях фтористых выбросов, не выявлены и требуют диальних исследований.

2. ПРОГРАММА, МЕТОДИКА И 0БШ1 ВЫПОЛНЕННЫХ РАБОТ

Программа работ включает изучение вопросов по состоянии ественных березовых насаждений по зонам удаления от источ--а фтористых выбросов и почв, по анатомо-морфологическим, иологическим и биохимическим особенностям березы б естест-шых насаждениях, появлению и устойчивости поросли путем ]ТКОй рубки деревьев в зависимости'от ряда факторов.

В качестее объекта исследования рассматривались вторич-1 леса на месте достаточно давно ьырубленных сосняков ягод-совых и разнотравных на территории Полевского лесхоза зрдловской области.

Постоянные пробные площади закладывались в зависимости расстояния до источника загрязнения и слояиости рельефа, збенно от направления Еетра. Учитывая характерные особен-сти исследуемой местности, работа была выполнена с учетом к загрязнения. Пробные площади /ПП/ закладывались в трех ках загрязнения: до 2,5 км, до 4,0 км, до 9,0 км и на кон-оле - в 30 км от источника промышленных выбросов. Было за-жено 12 постоянные (ИГЛ) и 4 временных пробных площади Ш). Они. расположен« в северо-восточном направлении от ис-|чника зыбросоз, согласно преобладающим зетрам, и приурочены

к юго-западным и восточным склонам. Объектами исследований явились чистые березовые насаждения в возрасте 20-80 лет. Не пробных площадях произведены замеры диаметров деревьев на вь соте 1,3 м, их высоты, проекции крон в двух взаимно-перпещ^ кулярных направлениях /С-Ю и 3-В/, а также вьщелены средние модельные деревья /по 2-3 на каждой ПП/ для физиологических, биохимических и анатомо-морфологических исследований. На bcs пробных площадях заложены почвенные разрезы и отобраны обраг цы почв по генетическим горизонтам. Полученные материалы об: рабатывались методами вариационной статистики. .

Дня точной оценки воздействия фтористых выбросов на ош ные объекты определяли количество фтора, выпадаемого на поверхность почвы. Для этого отбирались пробы снега снегомеро! Косарева в 10-20-кратной повторности.•Определение фтора в п< венных и растительных образцах осуществляли потенциометриче< ким методом с использованием ион-селективного электрода Эг~; Анализ общего фтора в почвах проводился с предварительным п рогидролитическим выделением фтор-соединений из пробы по ме тодике Л.А.Хоземовой с соавторами. В растительных образцах фтор определялся по методике Л.А.Хоземовой. Анализ водораст врримого /свободного/ фтора в ассимиляционных органах, почв и снеговой воде проводился по методике Т.Т.Головковой, разр ботанной в институте почвоведения им. В.В.Докучаева.

Потенциальная кислотность /pH KCl/ определялась потен-цйометрическим методом, а с исходной оценкой легкорастворим фосфатов и калия - по А.Т.Кирсанову и с окончанием анализа калия на пламенном фотометре ШМ-042. Органический углерод определяли по И.В.Тюрину, а фракционный состав гумуса - по методике И.В.Тюрина в модификации В.В.Пономаревой и Т.А.Пло

:овой. Дгя анптоко-морфологических, физиологических и био-шческих исследований пользовались методическими указаниями ЬМаргайлика /1965/. Количественное определение пигментов юрофилл "а", "в", их сумму и яаротиноидов/ проводилось по }.11олезому ка фопозлектрокалариметре в 5-кратной повторкости.

Для установления порослеобразущей способности березы на збнкх площадях было спилено 2000 деревьев. Валка проводилась различные сроки /август, декабрь, апрель/. При этом на каж-\ заложенной ПП оставлялись пни высотой 0,2 и 0,5 м, При работке полученного материала учитывалось число пней с по-:лыо и без нее, количество побегов на разной высоте пня зйки корня, боковая поверхность, срез/. Процент пней с по-слью вычисляли по отношению к количеству пней, давших по-ель, включая и пни с усохшими побегами. В конце вегетацион-го периода определяли прирост побегов по высоте.

В процессе работы произведено 3900 замеров диаметров и сот деревьев березы, выкопано II почвенных разрезов, на торых отобрано £30 образцов почв по генетическим горизонтам, блюдения за ростом поросли березы проводились на 2000 пнях, его было произведено около 6,5 тыс. замеров приростов по юоте и столько же диаметров у шейки корня. Для анатомические исследований вручную.было произведено 800 продольных и шеречных срезов листьев. Общий хлорофилл определялся по Ю образцам. Математическая обработка данных с вычислением :новных статистических показателей проводилась на 1ЕМ'"Р-2".

Количественный объем исследуемого материала является до-гаточно представленным и позволяет статистически достоверно /дить о закономерностях наблюдаемых явлений.

- 10 -

3. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ

Район исследований расположен в южной подзоне тайги по восточному склону Среднего Урала, вследствие чего климат его отчетливо континентальный. Летние месяцы теплые и жаркие, переходные сезоны с большим количеством осадков и колебаниями температур. Годовая суша осадков около 500 мм, зимой устанавливается высокий и долговременно устойчивый снежный покров. Все сто создает в целом удовлетворительное условие для роста основных лесообразующих пород /в частности, березы/. Однако, короткий вегетационный период, заморозки и частые весенние и ранне-летние засухи резко отрицательно отражаются на семенном возобновлении березы, мало влияя на вегетативное,

Рельеф района исследований имеет увалистый тип с чередованием склонов и низин, что обусловливает большую дифференциацию типов почв.

Лесистость района составляет около 50%, преобладают сосновые и березовые насаждения вторичного происхождения /площадб под березой 33937 га/. В лесном фонде Полевского лесхоза около 68$ сосняков разнотравных и ягодниковых. Леса этого района выполняют санитарно-гигиенические, рекреационные и эстетические функции, на большей части территории они сохр! нили устойчивость.

Почвенный покров по преобладающим кристаллически горньп породам включает в основном дерново-подзолистые и подзолисты« почвы, суглинистые по механическому составу, со свежим уровш увлажнения. Почвы разной степени оподзоленности в целом оказ! вают благоприятное влияние на процессы естественного вегетат! ного возобновления березы..

- II -

4. ИСТОЧНИК ФТОРИСТЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ В РАЙОНЕ ИССЛЕДОВАНИЙ И ЕГ'О ВЛИЯНИЕ НА СОСТОЯНИЕ БЕРЕЗОЕЙХ НАСАЗДЕНИЙ •

Фтористые выбросы в районе исследований продолжаются 60 -Т. Источником фтористых соединений является Полезской крио-' ¡товый завод /ПгЭ/, его сушильные печи, силосы, бункеры сырья готовая продукция. Ко!щентрация фтористых соединений в пог :едш;о года вблизи предприятия уменьшилась, однако расширить зона действия газсв, что следует связывать с увеличение!/ гаоты труб предприятия. В связи с преобладанием в данном »Лоне сго-западиых ветров наиболее значительные площади по-нэдениых насаждений находятся к северо-востоку от источника Ю'росов. Промыдлоннке токсиканты действует, в пероугэ очередь, I деревья, имеющие наибольшую высоту насаждения, пронзрастаа-1е на повышенных элементах рельефа местности, а также на зоПныз насаждения /как естественного, так и искусственного нисхождения/. У хвойных деревьев сокращается продолжитель-зсть жизни хвои, происходит значительное ее побуренко, на-гюдается значительная суховершинность, а в последующем, от-дранкс отдельных деревьев и распад насаждений в целом. На-гкдешш сосны з зоне выбросов имеют сильную степень поражает на расстоянии до 7 км.

Проведенные исследования состояния березовых насаждений районе действия источника фгорсодержащмх выбросов показали, го нарушения их происходят из-за значительного накопления гор-иона п снеге, почве и растительности /табл. I/.

Таблица I

Содержание подвижного фтора в растительности, мг/кг

Вид растительного! Расстояние до источника выбросов, км

^ •,,,.,„, . . II, .^.1.1

образца ! 2,5 '! 4,0 ! 9,0 ! 30

Кора березы 3835,044,86 1625,0+5,61 651,3+1,29 38,4+0,

Кора сосны - 820,0+7,73 60,4+2,18 51,7+1, Надземные части.

Земляника 326,3+5,34 19,2+0,27 10,3+0,12 2,9+0, Сныть

обыкновенная 690,4+3,71 46,0+0,92 20,5+0,74 1,6+0, Вейник

наземный 730,6+4,16 58,1+1,03 65,1+1.31 9,1+0

В зоне сильного загрязнения влияние фтористых выбросов на растительность для многих видов губительно. Видовой сост всех ярусов сокращается, а сосна погибла полностью. Лесные саждения этой зоны представлены березой. Кроны березы имеют неправильную форму, большую протяженность и проекцию. Дереп уродливые, большое количество многовершинных с некрозом лис Древостой достаточно густые, с полнотой 0,7, класс бонитете средняя высоте - 12,4 м, диаметр - 10,8 см, семенного проис хождения. Возраст их 30 лет. На данный момент в березовых I саждениях семенное возобновление редкое, из березы и осины в основном куртинами, количество его 0,5 тыс. шт./га. Нодл< сок редкий, состоящий из шиповника собачьего и ракитника р; ского. Травяно-кустарничковый покров изрежен, проективное покрытие 15-20& и состоит из сныти обыкновенной, мятлика однолетнего, щучки дернистой, вейника наземного, земляники Полевицы.

- 13 -

В зоне умеренного поражения ¡з основном повреждаются на-вдения на наветренных и в верхи;« частях 'заветренных скло->в. Эта зона характеризуется наличием сосны в насавдениях, )Торая представлена в смеси с березой. Береза семенного зоисхсздения, с большой протяженностью, шюговершшшостью и ¡сурностьга крон. Древостой довольно густой, полнота 0,7. Ш касса бонитета, средняя высота березы 11,9 м, а средний диа-зтр - 10,6 см. Возраст древостоев 30 лет. В подросте сосна, эреза, осина с густотой 0,5 тыс. шт./га. В редком подлеске зтречаптся рябина, шиповник собачий, можжевельник обшшовзн-ый, ракитник русский. Травяно-кустарничковий покров редкий, роектнвное покрытие 30!? и состоит из вейника- наземного, по-евкцы, клевера люпинобидного, костяники, брусники, черники, одмаренника мягкого, т.е. видовое разнообразие больше, чем первой зоне.

В зоне слабого загрязнения отрицательное влияние фторис-ых выбросов на растительность ослабевает, но все еще остается щугикым. Это проявляется о ажурности крон у некоторых деревьев осны, в наличии сухостоя а многовершинности. Береза, ель, .иственница в хорошем состоянии. Березовые древостой так ие юлнотой 0,7, класс бонитета I, средние высота 16,2 и и диа-:етр 14,8 см. Возраст их 40 лег. Подрост из сосны, ели, бере-1Ы густотой 3 тыс. шт./га. Помимо отмеченных в зоне.умеренио-'0 загрязнения, здесь встречаются черемуха, смородина, ежа ¡борная, медуница. Видовое разнообразие нижних ярусов растительности продолжает нарастать.

На контроле березовые древостой характеризуются хорошим :остоянием /I класс бонитета, полнота 0,7, высота их 16,5 м 1 средний диаметр 14,9 см/, большим видовым разнообразием кустарников. Здесь представлены все лесные виды растений,

- 14 -

характерные для данных типов леса. Возобновление хорошее, i т. ч. сосны. Количество подроста - 5 тыс. шт./га.

Анализируя березовые насаждения в различных зонах фто] тых загрязнений, можно отметить, что при приближении к ист; нику выброса увеличивается число деревьев березы с разреже! ной, слабо облиственной верхней частью кроны, снижаются npi росты по высоте и диаметру.

Установлен единый характер зависимости накопления под видных и связанных форм фтор-соединений в лесных почвах по, березовыми насаждениями. Наибольшее количество фтора накап ливается в леской подстилке, преимущественно в горизонтах АО" и АО"'. 3 почве с глубиной резко уменьшается концентра ция подвижных форм фтора, ко возрастает доля его, связанно с минеральной частью почвы. В целом реакция среды сильно кислая - р%£2 3,8. Характерной особенностью изученных тип почз является преобладание бурых тонов в окраске профилей. Для всех почв характерно высокое содержание фосфора - 44,С мг/ЮО г почвы и калия - 55,2 мг/ЮО г почвы в подстилке v резкое снижение вниз по профилю /фосфора - 2,6 мг/ 100 г почвы и калия - 6,6 мг/ 100 г/.

Повреждения травянистого покрова, подлеска, подроста, древостоя позволяют заключить, что на исследуемых площадя> вредное воздействие на растения оказывают промышленные вы< сы и, следовательно, все изменения в динамике изучаемых нг саждений /кроме возрастных/ березы можно связать именно с воздействием.

- 15 -

5. АНАТОМО-МОРШОГИЧЕСКИЕ И БИОХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЛИСТЬЕВ БЕРЕЗЫ В ЕСТЕСТВЕННЫХ НАСАВДЗНИЯХ

Влияние промышленных выбросов на анатомическую структуру истьев растений изучалась рядом авторов /Кулагин, 1966; ¡ергейчик, 11385; Томас, 1962; и другие/. Было доказано, что ювыленной устойчивостью к промышленным выбросам, в основном : гагам, обладают растения, для которых характерна относитель-ю большая ксероморфность строения листьев. Анатомия листа ¡заимосвязана с биохимическими реакциями растений, в связи с тем при внешнем химическом воздействии на древесные растения, 1зменяптся и его анатомические характеристики. Анатомо-морфо-югическая характеристика листьев, подверженных фтористому загрязнению, дает интересный материал для более полного изуче-илл влияния фтористых выбросов на растения. Сравнивая поочередно контрольные образцы и образцы листьев березы из различии зон загрязнения, пришли к выводу, что максимальные вели-даны длины, ширины и площади листа наблюдаются у листьев с контроля, а минимальные - в зоне наибольшего загрязнения. Толщина листьев проявляет обратную зависимость по отношению к источнику выбросов, т. е. чем дальше от него тем она меньше, толщина листа является как бы интегральным показателем анатомических элементов структуры листа /минимальная толщина кутикулы наблюдается в контроле - 1,4 мкм, максимальная о I зоне -1,6 мкм/ такая же закономерность увеличения толцины эпидермиса, максимальная в I зоне - 30,5 мкм, а минимальная в контроле - 24,1 мкм, т. е. изменение толщины листа указывает на изменение величины перечисленных анатомических элементов.

- 16 -

•Яри порослевом возобновлении механизм развигия березы совершенно иной, то есть поросль развивается на основании биологических ресурсов материнского пня, и в какой-то мере .ее генетический аппарат реализует приспособление исходного дерева к окрукащей среде с промышленными выбросами, отсюда поросли растения нет необходимости повышать сбою адаптацион ную способность посредством изменения листьев и они более соответствуют контрольным

Одним из показателей отрицательного действия фтора на растения является снижение содержания хлорофилла в листьях. Мы сопоставили сезонную динамику содержания хлорофилла с дм намикой накопления фтора в листьях. Максимальное накопление фтора в листьях березы наблюдалось в конце вегетации /табл. 2/, а снижение содержания хлорофилла связано с наког леиием фтора, и в сезоне, по мара накопления фтора в лиеть; снижение содержания хлорофилла усиливается.

Таблица 2

■ Сезонная динамика содержания свободного фтора в листьях деревьев березы, мг/кг сухого вещества

Удаление от ! Время отбора проб

источника 1 ? выбросов, км? май 1. | июль г ! сентябрь

2,5 55,0 + 1,04 III,6 + 3,36 151,7 + I,®

4,0 41,0 + 1,51 70,7 + 1,91 78,3 + 1,51

9,0 27,3 + 0,72 29,8 + 0,63 32,7 + 0,91

30 10,0 + 0у37 12,6 + 0,92 17,5 + 0,7!

- 17 -

В листьях деревьев березы осенью снижалось количество шарного хлорофилла и фракции "а" и постепенно от весны к !ни уменьшалось содержание каротиноидов. В ластьях же порос-уровень хлорофилла и его фракций от лета к осени не менялся, удержание каротиноидов постепенно нарастало к концу вегета-д.

На основании изучения анатомической и биохимической ха-ктеристики листьсв контрольных растений и растений в зоне орнстых выбросов, рассматривая лист как сеэонно изменяющийся ган и наиболее подходящий индикатор реакции растения на внеш-е воздействие, моха го оценить сравнительные особенности прорастания поросли и взрослого дерева березы о зоне промымлен-го воздействия. Взрослое растение, приспосабливается к воз-■йсгвию промышленных выбросов более сложным путем и ежегодно (меняет морфологию и анатомию соответственно исходным обра-ш, не изменяя интенсивности биохимических реакций. Поросль з не меняет свои морфо-анатомические характеристики, а сущест-знно увеличивает интенсивность биохимических реакций. Отсюда ри порослевом возобновлении в зонах воздействий промышленных сбросов, растения березы хорошо вписываются по своей жизне-элтельиости в новую экологическую систему до завершения свое-о развития во взрослую особь.

6. ВЕГЕТАТИВНОЕ ВОЗОБНОВЛЕНИЕ БЕРЕЗЫ

Выращивание насаждений в условиях влияния вредных промыш-;енных выбросов имеет ряд специфических особенностей. Общеиз-)естно, что лесные сообщества в стадии своего формирования 1аименее устойчивы, поэтому вопрос восстановления погибших и

- 18 -

вырубаемых насажден;!?! в различных зонах фтористого эагрязне шш является актуальным. Долгов врэмя главной породой в условиях Полевского лесхоза являлась сосна, однако материалы специальных исследований и обобщение производственного опыта показывают, что культуры сосны в I к XI зонах загрязиен»: характеризуются низкой приживаемостью к устойчивостью, а ее тественнов возобновление сосной исключается в связи с практически полным отсутствием подроста сосны. 3 то ке время бе резовыо древостой даже в первой зоне загрязнения сохраняют относительно высокие показатели роста. В целях усиления защ: ной роли лесных насаждений, на паи взгляд, является целесоо. разным пересмотр оценки главной породы в I и II зонах загря: нения. Яесохоэяйствснныэ мероприятия здесь должны быть направлены на'восстановление березой не. покрытых лесом гшощад! с последующим формированием березняков вегетативного происх! дения.

Для выявления зависимости порослеобразувщой способное^ березы от условий ее произрастания :: возраста материнского •древостоя нами на постоянных и временных пробных площадях в 'естественных березовых насаждениях ягодникового и разнотравного типов леса'были- спялена'деревья в возрасте 20, 30, 40, 50, 60 лет.

Ориентация на вегетативное возобновление объясняется Т( что поросль березы, за счет использования корневых систем ш теринского древостоя,, .уке в первые годы после рубки имеет значительные показатели'прироста по высоте и диаметру. КромЕ того, она сохраняет особенности, материнского^древостоя и, в частности, приобретенную в процессе произрастания в условию промышленных выбросов устойчивость против фтористого загрязнения.

- 19 -

Успешность естественного вегетативного возобновления оп-ляется временем появления, количеством'и ростом поросли, азмещением на пне, а такие степенью сохранения и уровнем едеятельности материнской корневой системы. Кроме того, од естественного возобновления оказывает влияние время и, условия местопроизрастания, индивидуальные особенности ринских растений и другие факторы.

На пнях зимней рубки поросль появилась весной текущего аналогичная особенность отмечалась и у пней весенней :и, пни летней рубки дали поросль на следующий год. На : пробных площадях максимальное количество поросли отме-'ся при зимней рубке. Березовые древостой, произрастающие :ловиях сосняка ягодникового, имеют большее количество пне-поросли по сравнению с древостоем, произрастающим в усло-с сосняка разнотравного. Так, на 2,5 км в сосняке ягодни-)м сохранилось на третий год после рубки 73% пней с по-шо, а в разнотравном 53%. В насаждениях аналогичных ти-леса, не подверженных влиянию.промышленных загрязнений, те показатели составили соответственно 60% и 47%. Данная эномерность объясняется более ранним отмиранием спящих почек хорневой шейке в лучших условиях местопроизрастания. Наилуч-приросты же имела поросль на пнях деревьев, произрастающих эсняке разнотравном, что объясняется лучшими почвенными ус-кями.

На количество шей с порослью определяющее влияние оказа-высота пня. Увеличение высоты пня от 0,2 до 0,5 м привело всех зонах к двухкратному снижению количества пней с налим поросли.

- 20 -

Максимальное количество пней с порослью отмечалось в пе вых двух зонах загрязнения. С увеличением расстояния от истс ника промышленных выбросов, количество поросли резко сокращается при любом сезоне рубки. На наш взгляд, угнетающее вог действие фтора на микрофлору почвы приводит к снижению актш ности деструкторов, т.е. к снижению скорости разрушения корг вой системы и пней материнского древостоя.

На количество пней с порослью и ее прирост по высоте зал влияние возраст древостоя в момент рубки. За годы роста дерева в атмосфере и почве, загрязненной фтористыми выброса» береза повреждается до такой степени, что к 40 годам теряет порослевую способность. В контрольных же условиях эта спосо( ность ослабевает лишь к 50 годам.

Нами для простоты проведения рубок, ориентированных на вегетативное возобновление березы, установлена зависимость между диаметром на высоте 1,3 м и высотой срубленного пня ш 0,2 м по зонам загрязнения с учетом возраста древостоя. Устг новленная линейная зависимость позволила определить отпускн< диаметр на высоте 1,3 м, обеспечивающий успешное естествен» вегетативное возобновление. В насаждениях, произрастающих в условиях интенсивных фтористых загрязнений, максимальный ди< метр пней при рубках не должен превышать 13,4 см, В зонах с. бого поражения, при ведении низкоствольного хозяйства, отпу* ной диаметр при рубках составил 22,3 см, в контроле - 22,8 ■

Анализ стоимости производства лесных культур в зоне фт содержащих выбросов и восстановления путем вегетативного во новления березы показал целесообразность ориентации на данны способ, который дал результаты сравнимые с производством со ветствуищих лесных культур.

- 21 -

3 данное время мы предлагаем метод хозяйствования, продающий кизнь насаждений в зоне фтористых выбросов. Он за-чается в выборочных рубках с ориентацией на естественное етативное последующее возобновление березы и формирование новозрастных древостоев.

7. ОСНОВНЫЙ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ ПО ВЕДЁН® ХОЗЯЙСТВА В БЕРЕЗНЯКАХ

Леса, произрастающие в условиях промышленного загрязнения, юлняю? важнейшие санитарно-гигиенические и защитные функции. 1 являются естественным биологическим фильтром, способствую-л аккумуляции атмосферных промышленных выбросов, очищению здуха и тем самым создают благоприятные условия для жизни цей, животных и птиц.

Фтористые выбросы в атмосферу существенно изменяют эколо-ческие условия и снижают устойчивость произрастающих вблизи иных предприятий насаждений. В связи с этим наблюдается мас-вое засыхание хвойных лесов, ухудшается санитарное состояние , а проводимыми традиционными лесохоэяйственными мероприятии не достигается ожидаемый лесоводственный эффект. Естест-¡нное и искусственное возобновление сосной и елью вырубок и >угих площадей лесокультурного фонда происходит неэффективно связи с чем нуждается в пересмотре вся система лесохозяйст-:нных мероприятий, включая выбор главной породы.

Режим ведения лесного хозяйства в насаждениях, подвер-знных влиянию вредных атмосферных промышленных выбросов, злкен способствовать сохранению и повышению защитных функций, родуктивности и устойчивости лесов.

- 22 -

Исследования состояния березовых насаждений в районе действия источника фторсодержащих выбросов показали, что одной из причин, вызывающих нарушения компонентов лесных насак дений является'значительное накопление фтор-иона в снеговом покрове, лесной подстилке, почве и растительности. Разнообразный травянистый покров под воздействием выбросов завода заметно упрощается в зависимости от расстояния до источника выбросов, вблизи произрастают только наиболее устойчивые ко внешним воздействиям виды.

Признаком экологического неблагополучия является постег ное выпадение наиболее чувствительного подроста хвойных поре по направлению к источнику выбросов /на протяжении 3 км от зг вода сосны нет/. Древостой в целом существенно и закономерш отличаются от древостоев не подверженных влияний промышлекш выбросов. С приближением к источнику фтористых выбросов про: ходит понижений класса бонитета березняков от I до III.

В листьях деревьев березы и ее поросли концентрация фтор-иона значительно повышается к концу вегетации, а урове; ее, превышающий фоновый, зависит от расстояния до источника выбросов.

Анатомо-морфологические исследования листьев березы ук.

t

зывает на изменение структуры их в сторону ксерофитизации, : торые в условиях фтористых загрязнений приобретают ксеромор ную структуру. Это выражается в утолщении листьев, значител ном увеличении слоя кутикулы и возрастании количества клето

9

верхнего эпидермиса на I им , и выступают как защитные пере стройки, позволяющие растениям березы определенным образом приспособиться к неблагоприятному фактору.

- 23 -

Высокие концентрации фтора в листьях березы и ее поросли, згодаря адаптивным механизмам, не нарушают существенно мета-пизма хлорофилла и каротиноидов, уровень которых в них отли-ется от контрольного.

При ведении хозяйства в березовых древостоях, направлен-е на вегетативное восстановление древостоев, возраст де-вьев березы не должен превышать в I и II зонах - 35 лет, в I зоне загрязнения и в насаждениях, не подверженных влиянию ористых выбросов, - 50 лет.

Анализ распределения поросли по месту ее появления на !е показал, что подавляющее количество поросли формируется шейки корня, поэтому высокие пни оставлять не следует.

Полученные материалы исследований позволяют дать произ-эдству следующие предложения по системе хозяйства в березовых есах, подверженных воздействию фтористых выбросов:

1. Главной лесообразующей породой должна быть береза,

ак наиболее устойчивая и способная к естественному вегетатив-ому возобновлению.

2. Не допускать выращивания березы до возраста деревьев, ■еряющих порослевую способность. По достижению необходимого юзраста деревья березы подлежат рубке для удовлетворения лестных нужд в древесине и обеспечения необходимой ротации «саадений.

3. В березняках следует вести только выборочные рубки с ориентацией на формирование разновозрастных дрезостоев, как более устойчивых и отвечающим в- большей степени средостабили--зирующей роли.

- 24 -

4. Возраст рубки в первых двух зонах загрязнения не дол жен превышать 35 лет, а за пределами их - 50 лет, после кото poro деревья березы теряют порослевую способность.

5. Высота пня принимается согласно Правилам рубок. Она наиболее приемлема и с биологической точки зрения.

6. Наилучшими сезонами рубки является зима и ранняя вес на. Эти сроки обеспечивают появление поросли и ее подготовку к зиме.

7. Для простоты отбора деревьев в рубку, достигших макс мальной способности к порослевому возобновлению, можно испо* зовать средние отпускные диаметры их. В I и II зонах максимальный диаметр на высоте 1,3 м рекомендует принять 12 см, i III зоне - 22; в контрольных условиях отпускной диаметр блиг к III зоне - 23 см.

- 25 -

По материалам диссертации опубликованы следующие ы:

1. Фирсова В.П., Ужегова И.А., Коковкина Т.Ф., Левчук Л.А. гае техногенных эмиссий на свойства лесных почв // Вклад

к и специалистов в ускорение научно-технического прогрес-влико-лесного комплекса. - Свердловск: УЛТИ, 1989. - 17 с.

2. Левчук Л.А. Влияние фторсодержащих выбросов в втмос-на состояние березовых насаадений // Повышение продуктив-

л лесов Урала. - Свердловск: УЛТИ, 1990. - С. 101-105. -в НШ лесресурса. № 814. - лх 90.

3. Левчук Л.А. Адаптация березы бородавчатой при порос-

м возобновлении к воздействию фтористых выбросов // йнфор-онный листок Свердловского ЦНТ^. Свердловск, 1990. -¡2 - 90. 2 а.

4. Левчук Л.А., Коковкина Т.Ф. Техногенное загрязнение шх почв // Информационный листок Свердловского ЦНТИ. здловск, 1990. - А» 698-90 . 2 с.

5. Коковкина Т.О., Патрушева Т.Н., Левчук Л.А. Накопление о и серосодержащих поллютантов в лесной подстилке, почве, гительности // Актуальные проблемы экологии: Экологические темы в естественных и антропогенных условиях среды. -

АН СССР, 1989. - С. 47 - 48.