Студенту

11.2. Рост сеянцев

В зоне высокого атмосферного и почвенного загрязнения (под факелом алюминиевого завода в удалении от цехов на 0,3 км), в начале июня, были высеяны семена клена ясенелистного, дерена белого, жимолости татарской, березы повислой, караганы древовидной, черемухи обыкновенной и Маака. Посев тополя бальзамического, вяза гладкого и приземистого произведен сразу после сбора семян, в начале июля.
Всходы появились одновременно как под факелом завода, так и на контроле и практически ничем не отличались друг от друга. Различия в количестве всходов были существенны лишь у березы и тополя (табл. 11.1).

Рис. 11.1. - Влияние NaF на длину корешков при прорастании семян вяза приземистого

Наличие в воздухе и почве токсичных веществ явилось причиной уменьшения количества всходов в 1,5-2 раза по сравнению с контролем. Можно предположить, что на этапе прорастания семян при поливе водой, без загрязняющих ингредиентов, определяющую роль в устойчивости играют запасные вещества семени. Большой запас питательных веществ позволяет растению не только успешно противостоять засухе, но и закрепиться и проникнуть в нижние, менее загрязненные слои почвы с более благоприятным водным режимом. Однако так бывает не всегда. Например, клен ясенелистный, обладая мощным эндоспермом и отличаясь заметно быстрым ростом в первые дни после прорастания, затем в наших экстремальных условиях быстро, почти полностью, прекращает как рост в высоту, так и формирование листьев. На этом этапе притенение и дополнительный полив несколько улучшают их состояние. После перевода сеянцев на общий режим их состояние заметно ухудшается, и к осени остаются единичные экземпляры в крайне угнетенном состоянии (рис. 11.2). Сохранность составляет 6,8 %, что несколько выше, чем у березы. Еще более неприемлемыми для произрастания такие условия оказались для всходов черемухи обыкновенной. Появившиеся всходы очень быстро отмирали, и к концу вегетационного периода не осталось ни одного экземпляра. Следует заметить, что лучшей сохранностью к концу первого года выращивания обладают карагана, жимолость и вяз приземистый. Вынужденная пассивизация физиологических и биохимических процессов приводит к уменьшению синтеза органических веществ. Биометрические показатели однолетних сеянцев представлены в таблице 11.2. Действие фтористых соединений и других токсичных для растений выбросов хорошо отражается на всех изученных параметрах. Минимальным снижением прироста в высоту обладает карагана (высота составляет 56 % от контроля), максимальным - береза (15 %). Диаметр корневой шейки менее подвержен влиянию загрязнителей. Его снижение менее значительно, чем ряд других изученных показателей. Минимальный диаметр под факелом алюминиевого завода был у сеянцев березы (29,4 % от контроля). У караганы данный показатель составил 70 % от контроля.
Создающаяся почвенная засуха, перегрев листовой пластинки за счет осевшей пыли приводят к некрозам и свертыванию листа.

Таблица 11.1

Влияние загрязнения воздуха и почвы на количество всходов древесных растений и их сохранность

Порода	Количество всходов на 1 п.м				Сохранность на 5.IX
	контроль, шт.	под факелом завода		критерий Стьюдента, t	контроль, шт.	под факелом завода		критерий Стьюдента,t
		шт.	% к контролю			шт.	% к контролю
Вяз приземистый	325±22	264±20	81	2,05	304±20	203±15	67	4,04
Карагана древовидная	213±16	190±12	89	1,15	206±16	170±11	82	1,85
Жимолость татарская	389±24	349±25	90	1,15	344±21	247±16	72	3,67
Клен ясенелистный	163±11	171±10	105	0,54	148±9	12±2	8	14,75
Береза повислая	580±44	307±21	53	5,6	294±23	10±1	3	12,34
Тополь бальзамический	431±32	245±16	57	5,2	337±21	23±2	7	14,89
Черемуха Маака	112±8	77±4	69	3,91	90±8	12±1	13	9,68
Черемуха обыкновенная	83±6	61±5	73	2,82	72±8	0	0	0
Дерен белый	109±7	85±7	78	2,42	99±7	36±2	36	8,65
Вяз гладкий	290±18	213±14	74	3,38	237±15	123±9	52	6,52

Рис. 11.2 - Однолетние сеянцы клена ясенелистного                  (а- контроль; в – под факелом КрАЗа, 0,5 км)

Таблица 11.2

Влияние загрязнения воздуха и почвы на показатели однолетних сеянцев

Порода	Вариант	Высота, см	Диаметр корневой шейки, мм	Площадь листьев, см2	Масса органов 100 сеянцев в воздушно-сухом состоянии, г				Количество листьев на  сеянце, шт.	Длина корней, см	Отношение
					листья	стволики	корни	всего			8/9	12/3
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
Вяз приземистый	1*	10,2	1,4	2,09	13,71	9,45	14,3	37,46	8	25,7	0,382	2,5
	2	4,5	1	0,76	4,17	2,36	5,75	8,08	6	14,5	0,468	3,2
Караганда древовидная	1	19,5	2	6,08	31,7	28,31	40,54	100,55	13	50,3	0,403	2,6
	2	10,9	1,4	3,47	18,87	12,81	30,93	62,64	9	31,5	0,494	2,9
Жимолость татарская	1	13,4	1,8	2,12	17,75	12,53	22,94	53,22	16	50,6	0,431	3,8
	2	5,2	0,9	0,6	3,41	2,59	6,06	12,06	10	21,8	0,502	4,2
Черемуха Маака	1	16,7	2	2,69	14,32	12,64	16,96	49,92	10	45,4	0,386	2,7
	2	3,6	0,7	0,51	1,83	2,12	2,7	4,82	6	10,3	0,407	2,9
Вяз гладкий	1	12,4	1,8	4,83	21,61	16,59	22	60,2	8	29,3	0,366	2,4
	2	3,4	1	1,91	3,2	1,83	2,99	7,72	4	8,6	0,387	2,5

Окончание табл. 11.2

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
Дерен белый	1	13,5	1,7	2,07	12,25	10,38	12,95	35,58	10	33,4	0,364	2,5
	2	3,8	0,9	0,89	2,36	1,68	1,9	3,57	4	9,1	0,319	2,4
Клен ясенелистный	1	25	3,1	9,61	38,5	27,7	29,22	95,42	8	57,8	0,306	2,3
	2	7,1	1,4	1,3	1,49	6,83	5,29	13,61	3	13	0,389	1,8
Тополь бальзамический	1	9,3	1,2	3,8	12,1	9,92	11,52	33,55	7	28,7	0,343	3,1
	2	1,5	0,5	0,97	1,16	0,598	0,639	2,397	3	4,7	0,266	3,1
Береза повислая	1	8,8	1,7	3,36	12,4	10,61	12,13	35,14	6	29,3	0,345	3,3
	2	1,3	0,5	0,62	0,96	0,51	0,47	1,94	3	3,9	0,242	3,0

Примечание.*1 - "чистый" экологический район, 2 - под факелом завода

Повреждения листовой пластинки имеют характерный для действия фтора признак - некрозы охватывают в первую очередь верхушку и края листа, в некоторых случаях наблюдается постепенное усыхание листовой пластинки, особенно в нижней части сеянца. Значительно уменьшение площади листа в условиях загрязнения у тополя, клена, березы, черемухи Маака. Средняя площадь листа на опытной площадке составляет соответственно 26,14,18 и 19 % от контроля. Вяз приземистый и гладкий, карагана, дерен, жимолость в экстремальных условиях уменьшают площадь листовой пластинки незначительно (площадь листа у однолетних сеянцев на площадке под факелом завода составляет соответственно 36,49,57,42 и 28 % от контроля).
Уменьшение площади листового аппарата является ответной реакцией организма на недостаток влаги и одновременный избыток токсичных ингредиентов, так как опавшая листва имела типичные признаки поражения фтором. Таким образом, происходит освобождение растения от излишка токсичных веществ и уменьшение испаряющей поверхности. Это позволяет ему существовать в крайне тяжелых условиях (Кулагин, 1985). К сожалению, потеря ассимиляционных органов отрицательно сказывается на приросте в высоту и по диаметру.
Значения факторных нагрузок, дающих представление о репрезентативности и информативности показателей, представлены в таблице11.3.
В целом, для морфометрических показателей характерны высокие факторные нагрузки. Суммарная информативность - 85,23%. Наиболее объективный результат, при всей несложности, дадут измерения высоты сеянцев.
Интересные результаты получены при анализе отношения прироста корней к их надземной части в динамике (табл. 11.4).
По мере развития сеянцев и с ухудшением условий роста это отношение увеличивается: у вяза приземистого на площадке под факелом завода составляет на шестидесятый день роста 3,2, против 2,5 в контроле. Это подтверждается литературными данными о росте ильмовых в условиях засоления или недостаточного увлажнения (Смирнов, 1977), что, опять-таки, характеризует сопряженность действия между этими факторами.

Таблица 11.3

Факторные нагрузки для морфометрических показателей однолетних сеянцев в разных условиях загрязнения

Показатели	Факторные нагрузки
Высота Диаметр корневой шейки Площадь листьев Количество листьев Длина корней Масса листьев Масса стволика Масса корней	0,978 0,934 0,889 0,706 0,960 0,979 0,976 0,932

Таблица 11.4

Влияние условий произрастания на динамику роста однолетних сеянцев

Условия произростания	Показатели	Количество дней со дня появления массовых всходов
		13	25	60
Под факелом завода	Длина корней,см	2,2±0,05	8,9±0,02	14,6±0,3
	Высота, см	1,7±0,05	2,9±0,06	4,5±0,09
	Отношение	1,3	3,1	3,2
Контроль	Длина корней,см	3,2±0,07	11,2±0,2	25,5±0,5
	Высота, см	2,8±0,05	5,1±0,1	10,2±0,2
	Отношение	1,1	2,2	2,5

Сеянцы вяза мелколистного приспосабливаются к неблагоприятному водному режиму не за счет сокращения транспирационного расхода воды, а путем мощного развития корневой системы (Акаемова, 1953). Увеличение отношения длины корней к высоте надземной части сеянцев в экстремальных условиях характерно для всех изученных нами видов, отличающихся повышенной стойкостью к загрязнению воздуха и почвы выбросами КрАЗа. У клена и березы, напротив, происходит уменьшение изучаемого отношения. У тополя, вяза гладкого и дерна не обнаружено четкой закономерности. Исходя из предпосылки, что верхний слой почвы отличается высоким уровнем загрязнения водорастворимой формой фтора, неблагоприятным водным режимом, можно ожидать большую устойчивость сеянцев, способных развивать мощную, а главное - глубокую корневую систему.
Из всех изученных параметров роста наиболее чувствительными к загрязнению оказались масса стволика и листьев в абсолютно сухом состоянии. У большинства пород значительно уменьшается масса стволика. Только у сеянцев черемухи Маака и, особенно, клена (см. рис. 11.2), где угнетение достигает катастрофической силы, - наоборот. Преимущественное угнетение в нарастании древесины стволика нами уже отмечалось при анализе формирования прироста боковых побегов взрослых деревьев. Данные результаты подтверждают ранее сделанный вывод об относительно консервативном характере изменчивости листового аппарата в условиях промышленной среды. У наиболее сильно теряющих массу сеянцев березы (6 % от массы в условиях контроля) масса листьев и стволика соответственно составляет 8 % и 5 % от контроля. В свою очередь, у более устойчивой караганы (масса сеянцев на опытной площадке составляет 62 % от контроля) абсолютно сухая масса листьев составляет 60 %, стволика – 45 %.
При анализе отношения «масса корней/масса сеянцев» обнаружена тенденция, выявленная и при анализе отношения «длина корней/высота надземной части сеянца» (lk/lct). Дольше всех на площадке под факелом завода сохранили способность продуцировать только сеянцы вяза приземистого, караганы, жимолости, то есть виды, у которых произошло заметное увеличение отношения массы корней к массе стволика. Исключение сос­тавляет лишь клен ясенелистный. У сеянцев клена при четком снижении отношения lk/lct (2,3 - в контроле и 1,8 - под факелом завода) наблюдается достоверное увеличение отношения массы корней к массе стволика. Однако, у клена, равно как и у всех погибших впоследствии сеянцев, наблюдается значительное уменьшение массы корней, в сравнении с массой стволиков. Увеличение данного отношения массы корней к массе стволика у сеянцев клена вызвано катастрофической потерей массы листьев (в 26 раз), а не выражением защитной способности.
Выбросы алюминиевого завода отрицательно сказываются на зимостойкости растений (Гудериан, 1979; Смит, 1985; Алексеев и др., 1986), что и явилось причиной отпада наиболее ослабленных и неспособных переносить низкие температуры сеянцев. Погибли все особи клена, березы. Остались лишь единичные экземпляры тополя, вяза и дерна Некоторые особи караганы, черемухи Маака, жимолости имели поврежденные морозом и фтором верхушки. Укрывание сеянцев подтвердило летальное влияние отрицательных температур на сеянцы. Укрытые или просто прижатые на зиму к земле побеги сохранялись неповрежденными.
Для двухлетних сеянцев (табл. 11.5) характерны те же закономерности роста, что и для однолетних (см. табл. 11.2). В связи со слабой способностью растений нейтрализовать поступающий фтор, наблюдается большee снижение всех изученных нами показателей. Так, у двухлетних сеянцев черемухи Маака масса листьев на опытной площадке снижается в 31 раз (в однолетнем возрасте - в 8 раз). У караганы, отличающейся и на второй год роста высокой устойчивостью, снижение составляет в двухлетнем возрасте в 10 раз, в однолетнем – в 2 раза.
В целом, следует отметить, что, несмотря на столь губительную силу действия фтористых соединений, растения продолжают продуцировать. Прослеживается ряд адаптивных моментов (сброс части листвы, опережающий рост корневой системы).