Жизнеустойчивость лесных экосистем урбанизированной

АГРОНОМИЯ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
Важной характеристикой морфоструктуры
древостоев служит вид распределения числа
деревьев по основным таксационным показателям, в частности по диаметрам деревьев и их
высотам [3]. При рассмотрении характера распределения числа деревьев по диаметрам можно
отметить более широкий диапазон варьирования
диаметров в условиях техногенного загрязнения
и высокой рекреационной нагрузки (ППП 1 и
ППП 12). Меньший предел варьирования диаметров отмечается в экологически чистых древостоях (ППП 9 – от 20 см до 56 см), наиболее
представлены ступени толщины 36 см и 40 см.
При анализе характера распределения числа
деревьев сосны по высотам наименьший диапазон варьирования отмечается в насаждениях с
высокой техногенной нагрузкой и практически с
отсутствием рекреационной нагрузки (ППП 4).
Характер распределения числа деревьев по диаметрам и высотам представлен на рисунках 1 и 2.
Соотношение средних высот и средних диаметров лесных насаждений в урбанизированной
зоне г. Екатеринбурга зависит от степени рекреационной и техногенной нагрузок, а также
от полноты древостоев. В общем виде данную
закономерность можно выразить группой сравниваемых функций [4, 5].
Из всех перечисленных корреляционных
уравнений для оценки взаимосвязи диаметров и
высот деревьев на постоянных пробных площадях
наиболее применимым (с большей степенью приближения) является параболическое уравнение
третьего порядка.
Рисунок 3 представляет графическую интерпретацию зависимости высоты дерева от диаметра ствола на ППП. Подобные взаимосвязи
построены и для сосновых древостоев других
пробных площадей. Древостои, находящиеся
под влиянием техногенных нагрузок (ППП 1–3,
4–6), характеризуются корреляционными уравнениями, имеющими вид S-образной кривой с
точкой перегиба. Для насаждений, находящихся
под влиянием сильной рекреационной нагрузки (ППП 10–12), кривая имеет вид выпуклой
параболической кривой 3-го порядка, а для
древостоев ППП 7–9 (условно не подверженных рекреационным и техногенным нагрузкам)
характеризуется выпуклой параболой 3-го порядка, близкой к кривой высот, характеризующих
нормальные насаждения.
Морфометрические показатели кроны, в частности её средняя высота и средний диаметр, являются функцией условий местопроизрастания,
возраста и пространственного распределения
деревьев в насаждении. В то же время протяжённость и диаметр кроны каждого дерева связаны
с диаметром ствола. Отношение между средним
диаметром стволов на пробных площадях и
средним диаметром кроны деревьев достаточно
высоко (r = 0,750–0,900) (рис. 4).
Для более информативного отображения было
исследовано соотношение диаметров крон (Дк)
с диаметрами стволов деревьев (d) в древостоях
пробных площадей с помощью построенных
графиков. Полученную взаимосвязь хорошо
отображают параболические уравнения 3-го порядка. Для более чёткого выделения лимитирующих факторов (рекреационные и техногенные
нагрузки) изучены взаимосвязи относительного показателя, характеризующего отношение
Дкр. к d ст. (Дкр.:d) и Дст. на высоте 1,3 м.
Литература
1. ОСТ 56-69-83. Площади пробные лесоустроительные. Методы закладки. М., 1989. 60 с.
2. Мошкалев А.Г. О подборе древостоев одного естественного
ряда // Труды по лесному хозяйству / ЛенНИИЛХ. Л., 1957.
С. 3–18.
3. Липкин М.И. Кривые распределения в экономических исследованиях. М.: Статистика, 1972. 144 с.
4. Erteld W. Uber die Beziehung zwichen Schaftdurchmesser und
Kronenschirmflache in Kiefernbestanden / W.Erteld // F.w.
Centrallblatt, N. 5. B., 1979. P. 270–277.
5. Schmidt A. Der rechnerische Ausgleich von Bestandeshohenkurven
/ A. Schmidt // Forstwissenschaft Centralblatt, Heft 6. B., 1967.
P. 370–382.
Жизнеустойчивость лесных экосистем
урбанизированной территории г. Екатеринбурга
С.А. Шавнин, д.б.н., профессор, В. А. Галако, к.с.-х.н.,
С.Л. Менщиков, д.с.-х.н, В. Э. Власенко, к.б.н., В. Н. Марущак, к.с.-х.н., Екатеринбургский Ботанический сад
УрО РАН
ства, автотранспорта и связанное с этим всё
возрастающее потребление сырья и топлива с
повышенным содержанием вредных веществ
резко усиливают загрязнение окружающей среды.
Прогрессируют загрязнение водоёмов, деградация почв, учащаются случаи массовой гибели
лесов под влиянием вредных промышленных
эмиссий и рекреационных нагрузок. В настоящее
время до конца не определена роль загрязнения
Проблема загрязнения окружающей среды
человеком в последнее время стала одной из
наиболее острых и актуальных. Бурное развитие
энергетики, промышленности, градостроитель41
АГРОНОМИЯ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
и других видов антропогенных нагрузок в функционировании природных экосистем.
Целью данной работы послужила необходимость разработки критериев оценки жизнеустойчивости древостоев на основе обоснования
экологического состояния лесов в техногенных
зонах с лесоводственно-таксационной точки зрения и с учётом полученных данных на
базе методов математического моделирования
определения закономерностей деградации насаждений под воздействием промышленных и
рекреационных нагрузок.
В качестве объектов исследований выбраны
лесные экосистемы в зонах повышенной рекреации и промышленных загрязнений, для которых
были установлены методы количественной и
качественной оценки жизнеустойчивости. Для
оценки состояния спектра абиотических и биотических компонентов лесных экосистем урбанизированной территории на примере г. Екатеринбурга было заложено 12 постоянных пробных
площадей (ППП) по четырём альтернативным
вариантам развития. Пробные площади № 1–3
представляют насаждения Юго-Западного лесопарка с набором абиотических и антропогенных
факторов (загрязнение, рекреационная нагрузка).
На территории Ботанического сада УрО РАН насаждения ППП № 4–6 отличаются отсутствием
рекреационной нагрузки, но имеют признаки
загрязнения. ППП № 10–12, заложенные в
районе оз. Чусовского, характеризуются полным
набором рекреационной нагрузки и отсутствием
признаков техногенного загрязнения. В качестве
«полного контроля» (отсутствие рекреационной
нагрузки и загрязнения) были выбраны лесные
участки, представленные ППП № 7–9.
Выбор участков для закладки пробных площадей предусматривал сопоставимость по основным
таксационным и типологическим показателям
лесных сообществ, находящихся под влиянием
различного уровня техногенного загрязнения и
рекреационной нагрузки.
Оценка степени повреждения древостоев от
воздействия экзогенных факторов – рекреации,
аэротехногенного загрязнения и др. – проводилась с использованием российских и зарубежных
методик [1, 2]. Для каждого учётного дерева
определялись класс повреждения по шестибалльной шкале, дефолиация и дехромация кроны,
срок жизни хвои.
Степень повреждения древостоев аэротехногенным загрязнением характеризуется средним
индексом повреждения, вычисленным как
средневзвешенное из классов (баллов) повреждения деревьев, учтённых на пробной площади.
С учётом особенностей фонового содержания
загрязняющих веществ на территории Свердловской области была разработана региональная
шкала оценки жизненного состояния сосны [3] ,
согласно которой каждому учётному дереву присваивалась одна из категорий состояния с учётом
степени дефолиации кроны по международной
методике (шкала ЕЭК), шкалы «Санитарных
правил в лесах РФ», срока жизни хвои. Степень
повреждения древостоя в целом определялась с
учётом фонового уровня загрязнения атмосферного воздуха на Среднем Урале (табл. 1).
1. Региональная шкала оценки жизненного
состояния сосны в очагах повреждения
Категория состояния
древостоя
Условно не повреждённые,
фоновые
Слабо повреждённые
Средне поврежденные
Сильно повреждённые
(гибнущие)
Погибшие
Средний индекс
повреждения для
категории состояния
древостоя
1,0–2,0
2,1–2,7
2,8–3,5
3,6–4,5
>4,5
Сильно повреждённых древостоев на изученных ППП нет; средне поврежденные – ППП 1
(лесопарк), слабо повреждённые – все остальные
ППП 2–12 (табл. 1). Лучше состояние древостоя
по визуальным признакам на ППП 5 в дендрарии – средний индекс повреждения – 2,3 и
ППП 8 – средний индекс повреждения – 2,1.
Здесь состояние деревьев близко к фоновому
(неповреждённые), которое характеризуется
средним индексом – до 2,0.
Изучение состояния древостоев и распределение деревьев по категориям повреждения в 2009 г.
показало, что максимальное число здоровых деревьев находится на ППП 8 (табл. 2). Здесь деревья
сосны 1-й категории составляют 21%, 2-й – 61%.
В большей степени сосна повреждена на ППП
1,2,4: здоровых деревьев – 0,0–1,0%, а сильно повреждённых (3–4 категории) – 49–69% (табл. 3).
Изучение состояния древостоев по степени
дехромации показывает, что на всех ППП количество деревьев с пожелтевшей хвоей менее 10%,
т.е. по данному показателю древостои относятся
к классу неповреждённых.
Таким образом, изучение степени повреждения ценопопуляций высоковозрастных сосновых древостоев на объектах исследований
(г. Екатеринбург и прилегающие территории)
показало, что ППП 2–12 относятся к категории
слабо повреждённых, ППП 1 – средне повреждённых. С учётом воздействующих на древостои
таких антропогенных факторов, как рекреация
и техногенное загрязнение, можно сделать вывод о том, что в данных условиях на объектах
исследований более негативные последствия
вызывает сопряженное воздействие данных
двух факторов, на втором месте – рекреация,
на третьем – техногенное загрязнение.
42
АГРОНОМИЯ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
2. Состояние древостоя на ППП
№ ППП
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Индекс
3,0
2,6
2,4
2,7
2,3
2,5
2,4
2,1
2,4
2,6
2,5
2,6
повреждения
древостоя
Дефолиация 44±0,85 35±0,59 43±1,14 37±1,06 28±0,66 41±0,92 34±0,97 25±1,22 35±1,08 36±1,11 43±1,28 51±1,47
Срок жизни
2±
2,5±
2,2±
2,5±
2,6±
2,3±
2,7±
2,5±
2,7±
2,5±
2,0±
2,0±
хвои
0,02
0,04
0,03
0,06
0,09
0,02
0,05
0,05
0,05
0,05
0,03
0,02
3. Соотношение деревьев в древостоях
по категориям состояния, %
№
ППП
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
1
1
0
0
7
2
5
21
8
2
1
1
2
25
48
64
47
74
58
60
61
62
37
45
40
Категории состояния
3
4
6
61
1
48
3
31
6
44
1
13
1
35
1
29
2
13
3
23
0
61
1
53
5
54
5
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
Радиус R зоны влияния любого дерева должен
составлять
R = Hr/h,
где H – высота дерева (м);
r – средний радиус кроны (м);
h – средняя протяженность кроны (м).
Сосновые древостои, находящиеся в зоне сильных рекреационных нагрузок (ППП 12), имеют
резкие отличительные особенности в отношении
взаимосвязи dкр./dст. и d ствола, где dкр. – диаметр
крон, dст. – диаметр ствола на 1,3 м.
Литература
6
7
3
2
3
6
4
4
3
4
0
0
0
1. Manual on methodologies and criteria for harmonized sampling,
assessment, monitoring and analisys of the effects of air pollution
on forests. Hamburg / Prague: Programme Co-ordinating Centers
/ UN-ECE, 1994. 177 p.
2. Санитарные правила в лесах России. М., 1998. 16 с.
3. Менщиков С.Л. Методические аспекты оценки ущерба
лесов, поврежденных промышленными выбросами на
среднем Урале // Леса Урала и хозяйство в них: сборник
научных трудов. Вып. 21 / Министерство образования РФ;
Уральский государственный лесотехнический университет.
Екатеринбург, 2001. С. 243–251.
4. Keister T.D., Titwell G.R. Compelition ratio dynamies forimproved
mortality estimates in simulated grooth of fortst stands / T.D.
Keister, G.R. Titwell // Forest sc., N21. B., 1975. P. 46–51.
Более чёткую картину по определению степени влияния нагрузок рекреационного и техногенного характера даёт фактор конкуренции
крон [4]. Он основывается на понятии перекрывающих друг друга круговых зон влияния.
Современные аспекты естественного
возобновления в формировании пойменных
тополёвников Оренбуржья
А. Ак. Гурский, д.с-х.н, профессор; В. А. Колташенко,
аспирант, А.Н. Палаев, соискатель, Оренбургский ГАУ;
А.Ан. Гурский, к.с.-х.н., министерство сельского хозяйства, пищевой и перерабатывающей промышленности
Оренбургской области
усыханию и гибели тополёвых насаждений.
С другой стороны, рубка тополёвников, даже
при санитарных рубках, приводит к зарастанию
вырубок клёном ясенелистным и, как следствие,
непредсказуемым экологическим последствиям,
связанным не только с нежелательной сменой
пород, но и, очевидно, изменением водного
баланса рек. Это является актуальной и очень
серьёзной проблемой в сохранении пойменных
тополёвых насаждений.
Первыми в части изучения возобновительных
процессов в тополёвниках поймы р. Урала и
Сакмары в Оренбургской области можно считать
исследования, проведённые А.Т. Веретенниковым в 1960 г. [1]. Естественное возобновление
тополя происходит за счёт корневых отпрысков
и частично – порослью от пня, а семенное
возобновление практически отсутствует из-за
Современное состояние лесов Оренбуржья,
являющихся главным экологическим каркасом территории с крайне низкой лесистостью
(4,6%), протекает по сценарию их старения, то
есть характеризуется чрезмерным накоплением
старовозрастных насаждений с пониженной
естественной возобновительной способностью.
В ближайшей перспективе площадь старовозрастных пойменных тополёвых насаждений в связи
с запрещением рубок обновления (рубок спелого
и перестойного леса) возрастёт до критического
предела – 60–70%, что приведёт к расстройству,
43