Сравнительный анализ состояния древостоев сосны Брянской обл. при разной плотности загрязнения почвы цезием-137

И онизирующее излучение является одним из существенных факторов роста деревьев. При исследованиях в зоне Чернобыльской аварии зафиксированы изменения структуры годичных колец древесины [4, 7, 11], ранее выявленные в лабораторных условиях [10]. В 1986 г. у деревьев сосны, подвергшихся облучению, особенно при дозах 3–4 Гр и более, отмечены такие нарушения структуры годичных слоев древесины, как выпадение отдельных рядов трахеид, искривление и расширение радиальных лучей, нарушение рядности трахеид [1], выявлено повышенное количество случаев наличия двойных годичных колец древесины [8].

Умеренные дозы радиации вызывают нарушения морфогенеза, малые дозы могут вызывать усиление ростовых и формообразовательных процессов [3].

В настоящее время долговременные последствия структурных изменений, вызванных ионизирующим облучением, являются предметом дискуссий. По мнению одних исследователей, хроническое ионизирующее облучение должно вызывать ингибирование роста деревьев, другие отвергают какие-либо особенности в его воздействии, а третьи указывают на возможность гормезиса, т.е. позитивного действия относительно невысоких доз радиации.

Оценка воздействия радиационного фактора на состояние и рост древостоев должна проводиться на основе использования современных методов количественной экологии с учетом конкретных обстоятельств места и времени.

Работа выполнена в рамках исследований ФБУ ВНИИЛМ по изучению воздействия ионизирующих излучений на состояние лесных экосистем в зонах радиоактивного загрязнения и выявлению закономерностей миграции радионуклидов в лесных биогеоценозах. С этой целью в Злынковском и Клинцовском лесничествах Брянской обл. заложена серия постоянных пробных площадей в насаждениях с разной плотностью загрязнения почвы радионуклидами.

Данное исследование основано на материалах, полученных в древостоях сосны, созданных путем посадки лесных культур на территории

Красногорского участкового лесничества Клинцовского лесничества. Плотность загрязнения почвы цезием-137 на опытном участке (пробная площадь 11Р) составляет 156,0 Ки/км2. Из-за отсутствия участков с естественным радиационным фоном в качестве контрольного был использован сходный участок леса с наименьшей выявленной плотностью загрязнения почвы радиоцезием – 6,2 Ки/км2 (пробная площадь 11К). На обоих участках древесная растительность представлена чистыми сосняками II класса бонитета в возрасте 75 лет; на опытном участке отмечена несколько более высокая полнота насаждения (0,8 против 0,7 в контроле). Черничный тип леса и тип условий произрастания В2, которыми характеризуется как опытное, так и контрольное насаждения, согласно критериям поступления 137Cs в древесину сосны [5] предполагают среднюю интенсивность радиоактивного загрязнения древесной биомассы: более интенсивную, чем в сосняках лишайниковых, и менее интенсивную, чем в сосняках сфагнового типа.

В исследуемых древостоях проведен сплошной перечет деревьев, при котором осуществлен замер диаметра стволов (с помощью мерной вилки) и высоты деревьев (визуально после предварительной тренировки), проведена оценка состояния деревьев по 6-балльной шкале [9]. Как показало обследование, признаки распространения грибных заболеваний деревьев и повреждений хвои отсутствуют [2].

Как видно из таблицы, оба исследованных насаждения характеризуются сравнительно большой густотой древостоя: с учетом деревьев всех категорий состояния на пробной площади 11Р она равна 1480 дер./га, а на пробной площади 11К – 1165 дер./га (с учетом только живых деревьев – соответственно 1172 и 1010). В связи с определенной загущенностью насаждения живые деревья имеют относительно узкие, высо-коподнятые кроны с малым объемом зеленой фитомассы, причем в первом насаждении эти признаки при визуальном осмотре представляются более выраженными.

При анализе статистических параметров видно, что между категорией состояния и сред-

Таксационные характеристики сосновых древостоев на пробных площадях 11Р (кв. 19 выд. 6)

и 11К (кв. 23 выд. 3) в Красногорском участковом лесничестве по данным перечетов в мае и августе 2010 г.

Показатель Категории состояния деревьев Деревья 1–4-й категорий Все деревья 1 1 2 1 3 1 4 5 1 6 Пробная площадь 11Р Число учтенных деревьев 20 122 91 60 16 61 293 370 Число деревьев в пересчете на 1 га 80 488 364 240 64 244 1172 1480 Доля деревьев, %: 1–6-й кат./1–4-й кат. 5,41 6,83 32,97 41,64 24,59 31,06 16,22 20,48 4,32 - 16,49 - 79,19 100 100 - Средний диаметр, см 22,9 22,1 19,0 14,0 11,6 11,3 19,5 17,8 Средняя высота, м 22,0 21,8 21,6 17,8 12,5 11,5 20,9 18,1 Пробная площадь 11K Число учтенных деревьев 9 79 72 42 8 23 202 233 Число деревьев в пересчете на 1 га 45 395 360 210 40 115 1010 1165 Доля деревьев, %: 1–6-й кат./1–4-й кат. 3,86 4,46 33,91 39,11 30,90 35,64 18,03 20,79 3,43 - 9,87 - 86,70 100 100,00 - Средний диаметр, см 25,5 24,9 21,2 15,7 13,4 8,5 21,7 20,1 Средняя высота, м 20,1 19,8 18,9 16,3 13,2 9,0 18,8 17,6 ним диаметром деревьев прослеживается отчетливая обратная связь. Относительно небольшие различия в оценках среднего диаметра при сравнении деревьев без признаков ослабления и ослабленных (соответственно 22,9 и 22,1 см в опыте и 25,5 и 24,9 см в контроле), по-видимому, отражают определенную условность отнесения некоторых деревьев к первой категории состояния: визуальный осмотр высокорасположенных крон не всегда дает объективные результаты даже при использовании оптических приборов. (В этой связи отметим, что в ряде случаев выбор первой или второй категории состояния вызывал у учетчика затруднения.)

При сопоставлении результатов перечета деревьев отмечено значительное количество старого сухостоя, причем на опытной делянке в сравнении с контролем число таких деревьев заметно больше: соответственно 244 и 115 деревьев в пересчете на 1 га. Это можно объяснить, с одной стороны, отсутствием лесохозяйственных мероприятий по уходу за лесом, а с другой – более близким расположением контрольной делянки к населенным пунктам, что не исключает возможность заготовки для хозяйственных нужд сухостойных деревьев на участке леса с малым уровнем радиоактивного загрязнения.

Из таблицы видно, что на пробной площади 11Р наряду со старым сухостоем так же больше процент свежего сухостоя по сравнению с контролем: соответственно 4,32 и 3,43%. Причем, если принимать в расчет деревья только первых пяти категорий состояния, то разница окажется еще заметнее: 5,18% в опыте и 3,81% в контроле.

При анализе соотношения живых деревьев по категориям состояния видно, что на пробной площади 11Р в сравнении с контролем несколько выше доля деревьев без визуальных признаков ослабления (6,83 против 4,46%) и ослабленных (41,64 против 39,11%), в то же время несколько меньше доля сильно ослабленных (31,06 против 35,64%) и усыхающих деревьев (20,48 против 20,79%). Средняя категория состояния живых деревьев на обеих пробных площадях близка к 2,7.

Статистическая достоверность отмеченных выше различий может быть оценена с помощью критерия t-Стьюдента для случая сравнения выборочных долей [6]. Вычисленные оценки критерия Стьюдента (tф = 1,10; 0,56; 1,07; 0,08 и 1,40 соответственно для категорий состояния деревьев от 1-й до 5-й) показывают, что бoльшая доля деревьев без признаков ослабления на пробной площади 11Р в сравнении с 11К может быть признана с вероятностью около Р = 69%, а бoльшая доля свежего сухостоя – с Р = 84%, одновременно с Р = 67% можно констатировать меньшую долю сильно ослабленных деревьев. Существенные различия в количестве ослабленных и усы- хающих деревьев в опыте и контроле отсутствуют (Р < 50%).

Таким образом, проанализированные различия в количестве живых деревьев разных категорий состояния и свежего сухостоя в сосновых насаждениях с высоким и низким уровнем загрязнения радионуклидами не достигают уровней вероятности 90–95%, принятых в биологии в качестве стандартных для определения статистической достоверности различий. Результаты статистического анализа позволяют характеризовать отмеченные различия в доле деревьев лишь как слабовыраженные тенденции.

Биологическая основа проявления отмеченных тенденций, возможно, заключается в более быстром усыхании деревьев 3-й и 4-й категорий состояния в загрязненном радионуклидами насаждении, в результате чего их доля на этом участке леса уменьшается с одновремен- ным увеличением доли свежего сухостоя. Сходный процесс, как известно, происходит в насаждениях, поврежденных насекомыми-фитофагами: при сильном повреждении листвы и хвои интенсифицируется отпад деревьев худшего состояния.

Более значительная доля деревьев 1-й и 2-й категорий состояния на пробной площади 11Р в сравнении с контролем может означать, что процесс ослабления деревьев этих категорий в условиях хронического ионизирующего облучения происходит медленнее, чем в обычных условиях, т.е. радиационный фактор оказывает определенное стимулирующее действие на деревья лучшего физиологического состояния. Имеющиеся данные не позволяют сделать более определенные выводы. Следовательно, вопрос о воздействии хронического ионизирующего облучения на динамику состояния деревьев сосны требует дальнейшего изучения.