Главная

Исследовательские группы

Научно-практический журнал
Хвойные бореальной зоны
(в перечне ВАК)

Введение

Лесостепные районы Средней Сибири характеризуются незначительной лесистостью и напряженной экологической ситуацией, обусловленной интенсивным освоением природных ресурсов и сильными антропогенными нагрузками. Древостои, долгое время произрастающие в техногенных ландшафтах и продуцируя в условиях различного пылевого загрязнения выбросами промышленных предприятий, тепловых станций, угольных карьеров, теряют способность в полной мере выполнять экологические и биосферные функции, связанные с поглощением углекислого газа, который на длительный срок аккумулируется в фитомассе живых растений (Исаев и др.,1995). Поскольку разные фракции фитомассы древостоев участвуют в круговороте веществ с разной интенсивностью, то фракционная структура имеет определяющее значение для рационального использования леса в техногенных ландшафтах.
Цель исследований заключалась в оценке фитомассы кроны сосновых древостоев, произрастающих в промышленном регионе – Красноярской и Ачинской лесостепи и ее пылеаккумулирующей роли.
По лесорастительному районированию территория Красноярской и Ачинской лесостепи входит в Восточно-Саянскую лесорастительную провинцию Алтайско-Саянской горной лесорастительной области (Коротков,1994). Климат лесостепи резко континентальный, умеренно теплый, недостаточно влажный. Среднегодовое количество осадков – около 500 мм.
Преобладают ветры западных направлений. Под лесными формациями преобладают дерново-подзолистые и серые лесные почвы (Огиевский, 1966). Современный растительный покров – это сочетание сельскохозяйственных и урбанизированных ландшафтов. Здесь произрастают чистые и смешанные сосновые, березовые и осиновые насаждения в основном разнотравной и зеленомошной группы типов леса. Лесистость территории колеблется от 20 до 25% (Зюбина, 1981).
В Ачинской лесостепи исследования проводились в сосновых насаждениях Назаровской впадины. Климат резко континентальный, с преобладанием в зимнее время антициклонального типа погоды. Осадков на равнинной части впадины выпадает в среднем 450-520 мм в год. В течение всего года преобладают южные, юго-западные и западные ветры. Растительный покров сильно трансформирован хозяйственной деятельностью. В некоторых районах (особенно Назаровском) лесистость с экологической точки зрения ниже пороговых – 16 %. Почвы в лесах региона - серые лесные, дерновые лесные и лугово-черноземные, оподзоленные и выщелоченные черноземы (Шугалей, 1981). Распределение лесов на территории неравномерное. Типичны березово-сосновые леса с участием осины. По террасам Чулыма встречаются сосновые боры (Волкова,1979).
По данным дистанционного зондирования, исследуемые насаждения Красноярской лесостепи находятся в зонах высокого и среднего уровней загрязнения, пылевая фаза которых поступает с ТЭЦ-1 и 2, химического и алюминиевого комбинатов, цементного завода, песчаных и гравийных карьеров (Скрипальщикова и др.,2002).
В Назаровской впадине сосновые насаждения загрязняются твердыми выбросами Назаровской ГРЭС (до 1000 т/км2 в год) и Березовской ГРЭС-1, отходами глиноземного комбината (г. Ачинск), который ежегодно выбрасывает в атмосферу до 166 тыс. т пыли, пылью с угольных карьеров, разрабатываемых открытым способом.
В Красноярской лесостепи исследования проводились в Есаульском, Березовском  сосновых массивах в насаждениях разнотравной и зеленомошной группы типов леса, чистых по составу, II-V классов возраста, II, III классов бонитета. Средняя высота древостоя 14-23 м, полнота 0,6-1,3. Для Есаульского  бора характерно наличие густого подлеска из ольхи и шиповника. Подрост в насаждениях неблагонадежен и встречается очень редко.
Сосняки Назаровской котловины – Дороховский, Пионерский, Алтатский и Захаринский боры – насаждения разнотравной группы типов леса, с небольшой примесью березы и осины, III, V классов возраста. Высота древостоя 20, 25, 33 м, полнота 0,6-0,9. Подлесок из рябины, черемухи, спиреи, шиповника развит слабо. Подрост сосны встречается единично или небольшими группами (Диагностика состояния насаждений …,1990).

Материалы и методы

Лесоводственные и биометрические характеристики насаждений изучались по общепринятым методикам (Поздняков и др.,1969; Программа и методика…, 1974; Протопопов, 1975; Анучин, 1982). Постоянные пробные площади и временные площадки закладывались в направлении основного переноса пыли, и в насаждениях, произрастающих на условно чистом экологическом фоне. Изучение пылеаккумулирующих свойств лесных экосистем проводилось в летний и зимний периоды  года. Летом использовался седиментометрический метод (Детри,1975). Запасы фитомассы крон сосновых насаждений определялись по двум методикам: 1) приведенной в публикации (Онучин, Борисов, 1984); 2) по функциональной зависимости: М кроны = f (A, Vj, P) (где А – возраст, лет; Vj – запас древесины j класса возраста (м3/га); Р – полнота древостоя) с учетом базисной плотности и классов бонитета (Стаканов , Грешилова, 2002) .

Результаты и обсуждение

Запасы древесины и фитомасса крон сосновых древостоев Красноярско-Ачинской лесостепи приведены в таблице. Изменение запасов обусловлено рядом факторов и, прежде всего, – биологическими особенностями породы, разновозрастностью и продолжительностью распада основного поколения леса. На изменение фитомассы кроны сосняков исследуемого региона влияют многолетние пылевые нагрузки. Так, в  условиях среднего загрязнения фитомасса крон соcновых древостоев Есаульского бора составляет 28,0-37,3 т/га, в то время как в условиях сильного пылевого загрязнения в Березовском бору –18,5–26,5 т/га.
Механизм седиментации пыли под пологом в этих насаждениях зависит от их биофизических  конструкций, которые определяются совокупностью взаимодействия биологических (порода и возраст), лесоводственных и биометрических характеристик. Максимально эффективно осаждают и аккумулируют пыль чистые или с небольшой примесью насаждения Березовского, Есаульского и Алтатского боров (II-V классы возраста, полноты 0,8-1,3), фитомасса крон которых составляет 21,4 - 27,0 т/га, хвои 4,8-8,9 т/га, листовой индекс 2,3-4,2 га/га. Перехват пыли 48-71 % . Менее эффективны насаждения с меньшими полнотами - Дороховский, Пионерский и Захаринский боры. Под пологом этих насаждений седиментация составляет от 50% до 80% от количества на открытом месте. Коэффициент перехвата составляет 48-58% (Скрипальщикова, 1997). Процесс аккумуляции пыли пологом сосняков тесно связан с количеством их фитомассы крон. Коэффициент корреляции между запасами фитомассы крон сосновых древостоев Красноярско-Ачинской лесостепи и количеством техногенной пыли составляет – 0,97.
Проанализировав зависимости фитомассы кроны от запаса древесины, установили, что при изменении запаса от 50 до 400 м3/га они представляют одновершинную кривую с максимальными значениями при запасе 200 - 250 м3/га, а при низких запасах она линейная (Онучин, Спицина, 1995).
Также отметим большую изменчивость фитомассы кроны обусловленную различной полнотой, которая изменяется от 0,6 до 1,3 (Бондарев,1994;Шевелев,1996,1997).
Для Красноярской лесостепи установлена зависимость изменения массы кроны сосновых древостоев от полноты, которая выражается логарифмическим уравнением (рис.).

Рисунок - Изменение массы кроны в сосновых древостоях разной полноты

М кроны = 26,99 – 28,549 ln(Р), где
М кроны - фитомасса кроны, т/га; Р – полнота древостоя.

Заключение

Проведенная нами оценка фитомассы крон сосновых древостоев Красноярско-Ачинской лесостепи показала, что  процесс аккумуляции пыли пологом сосняков тесно связан с количеством сконцентрированной в них фитомассы. Полученные логарифмические зависимости фитомассы кроны  от запаса и полнот сосновых древостоев в техногенных ландшафтах обнаружили значительную связь между приведенными параметрами, с высокими коэффициентами корреляции.
Поскольку в настоящее время интенсивность техногенных нагрузок в развивающихся промышленных районах возрастает, учет фитомассы крон насаждений, произрастающих в данных экологических условиях и выполняющих роль биофильтров, актуален для своевременного проведения в них природоохранных мероприятий, с целью поддержания их средозащитных и средообразующих  функций. Подобные исследования на более обширной территории позволят разработать нормативы, необходимые в реализации систем лесохозяйственных мероприятий, направленных на повышение продуктивности и комплексного освоения сосновых лесов. Они также могут быть использованы при осуществлении лесного мониторинга и экологических программ разного уровня, например при расчете углеродного бюджета лесных экосистем.

Таблица - Лесоводственно-таксационные и биометрические характеристики сосновых древостоев Красноярско-Ачинской лесостепи

№	Тип леса, бонитет	Состав	Возраст, лет	Полнота	Запас, м3/га	Фитомасса крон, т/га	Листовой индекс, га/га
Красноярская лесостепь
Есаульский бор
1	Сосняк осочково-зеленомошный, III	10 С	120	1,2	498,0	28,0	2,6
2	Сосняк зеленомошно-разнотравно-осочковый, II	10 С	120	0,8	374,0	37,3	3,6
3	Сосняк осочково-разнотравный, III	10 С	120	1,2	529,0	28,0	2,6
Березовский бор
4	Сосняк осочково-разнотравный, III	10С	120	0,8	285,0	21,4	2,6
5	Сосняк костянично-осочковый, II	10 С	60	1,3	262,0	18,5	2,3
6	Сосняк костянично-осочковый	10 С	120	1,0	354,0	26,5	2,5
Ачинская лесостепь
Захаринский бор
7	Сосняк чернично-бруснично-разнотравный, II	10С.едБ	100	0,8	398,0	29,8	3,2
Алтатский бор
8	Сосняк разнотравно-чернично-брусничный, II	10 С	80	0,9	398,0	27,0	4,2
Дороховский бор
9	Сосняк папоротниково-разнотравный, III	10 С	120	0,9	228,0	21,6	2,3
Пионерский бор
10	Сосняк разнотравный, II	10 С	120	0,7	258,8	19,4	3,7