Естественное возобновление сосны обыкновенной как объекта мониторинга состояния природной среды окрестностей города Свободный (Амурская область)

Город Свободный с населением около 60 тысяч человек расположен на правом берегу реки Зея, он является административным центром Свободненского района Амурской области. В окрестностях города с 2021 года работает Амурский газоперерабатывающий завод – крупнейшее в мире по объемам переработки природного газа и производству гелия предприятие. Рядом с ним в непосредственной близости с 2020 года началось строительство Амурского газохимического комплекса. В связи с этим уделяется пристальное внимание мониторингу состояния природной среды в зоне влияния этих промышленных объектов.

Одним из наиболее изученных объектов биомониторинга является сосна обыкновенная Pinus sylvestris L., она отличный биоиндикатор состояния техногенного загрязнения экосистем. В Амурской области на юго-восточной границе ареала сосны обыкновенной сосредоточены наиболее значительные слитные массивы сосняков российского Дальнего Востока. В окрестностях г. Свободный сосна обыкновенная широко распространена и встречается как в составе смешанных насаждений, так и формирует чистые сосновые насаждения, поэтому она вполне может быть ис

пользована в качестве индикатора состояния природной среды. Объектом биомониторинга может быть и ее естественное возобновление как ведущий признак устойчивости лесных формаций. Возобновлению сосны обыкновенной Pinus syl-vestris L. как одной из главных лесообразующих пород Северной Евразии посвящено большое количество научных исследований, причем весомая экологическая значимость принадлежит работам, посвященным возобновлению сосновых лесов в экстремальных условиях, например, после пожаров и антропогенного воздействия [2].

Цель нашей работы – оценить индикационные свойства естественного возобновления сосны обыкновенной для целей мониторинга природной среды. Задачи исследования: заложить и описать пробные площади (ПП) на полигонах с разной степенью антропогенной нагрузки, выполнить учет подроста сосны обыкновенной, а также анализ динамики роста сосны по возрастным группам.

Объект и методы исследований

Полевые исследования выполнены в сентябре 2020 года и июле 2022 года, в 24 км к северу от г. Свободный. В качестве модельной территории были выбраны два участка на разном уда- лении от промышленных объектов, на которых заложены пробные площади по 100 м2. Общая характеристика пробных площадей представлена в табл. 1, местоположение на рис. 1.

Учитывались следующие характеристики возобновления сосны: высота, возраст (по мутовкам), жизненность и количество штук на учетной площадке. Для исследования возобновления использован метод учетных площадок (УП) А.В. Побединского [5]: на ПП № 1 и ПП № 2 на УП размером 1×1 м определяли возрастную структуру возобновления: всходы (1 год), самосев (2–5 лет), подрост (старше 5 лет). По высоте весь подрост делили на 3 категории: мелкий – до 50 см, средний – 51–150 см и крупный – более 151 см [6] (По-бединский, 1969). Жизненное состояние подроста определяли по 5-балльной шкале [1] (рис. 2).

Результаты исследований и их обсуждение

Рассмотрим количественные параметры подроста на ПП № 1 и ПП № 2 в 2021 и 2022 гг. (табл. 2).

Изначально в 2020 г. на контрольной пло- щади (ПП № 1), удаленной от промобъектов, количество подроста было значительно меньше, чем на опытной площади (ПП № 2), в 2022 г. эта тенденция сохранилась. Но увеличение количества экземпляров подроста сосны оказалось примерно одинаковое, а доля прироста на контрольной ПП № 1 почти в три раза больше. Это может быть связано не только с биотопическими условиями, но и антропогенной нагрузкой.

Анализ результатов учета подроста в 2020 г. показал, что общее количество экземпляров сосны на ПП № 1 (контроль) меньше, чем на ПП № 2 (опыт). Сосна обыкновенная светолюбивое растение, на пробной площади № 2 сомкнутость крон первого яруса древесных пород не пропускает должное количество света. На пробной площади № 1 сомкнутость крон первого яруса древесных пород намного ниже, они пропускают значительно больше солнечного света (рис. 3).

За 2022 год общее количество подроста на пробной площади № 1 увеличилось на 155%, а на пробной площади № 2 на 62% (рис. 4).

Tаблица 1

Общая характеристика пробных площадей

Table 1

General characteristics of trial plots

Показатель	Пробная площадь
	ПП № 1 (контроль)	ПП № 2 (опыт)
Координаты полигона	51°35'05'' с.ш.; 128°08'18'' в.д.; 178 м	51°31'16'' с.ш.; 128°09'28'' в.д.; 193 м
Размер ПП	10х10 м	5х20 м
Удаленность от промобъектов	4385 м к северо-западу от АмГПЗ	592 м к югу от АмГПЗ
Рельеф	надпойменная терраса, пологий склон по правому берегу реки Большая Пера	междуречье рек. Бол. Пера и Зея, увал
Название      растительного сообщества	сосняк редкостойный разнотравный	сосняк редкостойный с невыраженным кустарниковым и травяным ярусами
Формула    древостоя    и сомкнутость крон	10С; 0,4	10С; 0,2
Кустарниковый ярус	спирейно-рододендровый, ОПП 25%	единично леспедеца двуцветная
Травяно-кустарничковый ярус (видовой состав, проективное покрытие)	Разнотравный, ОПП 40% ( Convallaria keiskei, Hieracium umbellatum, Artemisia maximovicziana, Vicia cracca, Sedum aizoon, Sanguisorba officinalis, Fragaria orientalis и др.)	Единично ( Hieracium umbellatum, Artemisia maximovicziana, Vicia cracca, Sedum aizoon, Fragaria orientalis и др.)

Рис. 1. Карта-схема района исследования

Fig. 1. Schematic map of the study area

Пробная площадь № 1 (контроль)

Пробная площадь № 2 (опыт)

Рис. 2. Учетные площадки на пробных площадях № 1 и № 2

Fig. 2. Accounting sites on trial plots No. 1 and No. 2

Таблица 2

Количественные параметры подроста

Table 2

Quantitative parameters of undergrowth

Год	ПП №1	ПП №2
2020	68 шт.	190 шт.
2022	176 шт.	309 шт.
Разница, %	увеличение на 108 шт. или 155%	увеличение на 119 шт. или 62%

Рис. 3. Количество подроста сосны на пробных площадях в 2020 г.

Fig. 3. Pine undergrowth number on trial plots in 2020

Таким образом, на пробной площади № 1 естественное возобновление протекает значительно быстрее.

Результаты измерений средней высоты подроста по годам представлены на рис. 5, 6.

Рис. 5. Высота подроста на пробных площадках за 2020 г.

Fig. 5. Height of undergrowth on trial sites for 2020

Анализ высоты всходов сосны (однолетних) выявил, что средняя высота уменьшилась в 4,4 раза. Связано это с тем, что самосев 3, 4 и 5 годов жизни закрывает новые всходы.

Прирост сосны обыкновенной за два года показал, что высота всходов первого года жизни сосны обыкновенной на пробной площади № 1 в 2020 году составляла 12,5 см в 2022 году, на третьем году жизни высота изменилась до 29,1 м, прирост составил 16,6 см. А подрост второго года жизни изменился с 26,1 до 47,7 см. Прирост подроста второго года жизни составил 21,6 см. На пробной площади № 2 с 2020 по 2022 годы высота всходов первого года жизни изменилась с 8,6 см до 25,1 см, прирост составил 16,5 см. А подрост второго года изменился с 14,3 до 38,2 см. Прирост составил 23,9 см. Таким образом, прирост подро-

Рис. 4. Количество подроста сосны на пробных площадях в 2022 г.

Рис. 6. Высота подроста на пробных площадках за 2022 г.

Fig. 4. Pine undergrowth number on trial plots in 2022

Fig. 6. Height of undergrowth on trial sites for 2022

Таблица 3

Жизненное состояние подроста сосны

Table 3

Vital condition of pine undergrowth

№П/П	Жизненное состояние
	1	2	3	4	5
1	-	-	12	29	135
	-	-	6,8%	16,5%	76,7%
2	-	-	23	37	249
	-	-	7,4%	12%	80,6%

Примечание: 1 балл – очень плохое (хвои мало, она недоразвита), 2 балла – плохое (хвоя пожухлая, сухая, неравномерная по длине, закрученная или сильно укороченная), 3 балла – удовлетворительное (неравномерное распределение хвои или частичные повреждения), 4 балла – хорошее (равномерное распределение в целом здоровой хвои), 5 баллов – отличное (хвоя густая, интенсивно зеленого цвета, более 2 см в длину)

ста сосны обыкновенной на первой и второй пробных площадях идет равномерно.

Жизненное состояние подроста сосны обыкновенной оценивали по 5-балльной шкале (табл. 3).

Заключение

Наши исследования показали, что и на контрольной, и на опытной пробных площадях идет благополучное естественное восстановление сосны обыкновенной ( Pinus sylvestris L.). Но за два года наблюдений количество подроста сосны на контрольной площадке увеличилось на 155%, а на опытной площадке (в непосредственной близости ГПЗ) на 62%. Это говорит о том, что на контрольной площадке (на удаленном расстоянии от антропогенных факторов) возобновление идет лучше, несмотря на большую сомкнутость крон первого древесного яруса.

Анализ высот показал, что средняя высота всходов (однолетние) на контрольной площади меньше, чем на опытной. Это связано в первую очередь с тем, что самосев (2, 3 и 4 годов жизни) меньше пропускает свет, который необходим всходам. В связи с эти высота всходов уменьшается и появляется искривленность стебля. Высота самосева на двух пробных площадках приблизительно одинаковая.

Прирост подроста на пробной площади № 1 (на удаленном расстоянии от промышленных объектов) и на пробной площади № 2 (в непосред- ственной близости ГПЗ) идет равномерно.

Жизненное состояние подроста на двух пробных площадках хорошее. Хвоя густая, зеленого цвета, более 2 см в длину с редкими высохшими хвоинками.

Таким образом, результаты исследований естественного возобновления сосны обыкновенной показали, что за такой короткий период наблюдений (три года) для целей мониторинга природной среды могут быть использованы только данные учета количества особей. Для получения достоверных показателей по другим параметрам (высота, прирост, жизненное состояние) требуются более длительные наблюдения.