СОСТОЯНИЕ САМОСЕВА И ПОДРОСТА СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ ПРИ ЗАГРЯЗНЕНИИ ЛЕСНЫХ ПОЧВ ЦИНКОМ (МОДЕЛЬНЫЙ ОПЫТ)

 

Рыкова Т.В., Мартынюк А.А., Касимов В.Д. (ВНИИЛМ, г. Пушкино, РФ)

 

Pine young generation condition (natural regeneration, sprouting, undergrowth) with zinc applications in pine stands and Scotch pine seeds germination studies in laboratory experimental options are given.

 

Техногенное загрязнение приводит к трансформации лесных сообществ,  а иногда и их полной деградации. Это обусловило проведение экспериментальных работ по определению предельно допустимых нагрузок цинка на сосновые насаждения. Устойчивость леса рассматривалась на следующих уровнях пространственно-территориальной структуры фитоценоза:

- древостой;

- подрост;

- подлесок;

- живой напочвенный покров.

В данной статье рассматривается устойчивость молодого поколения сосны (всходы, самосев, подрост), при разных дозах внесения цинка в сосновые насаждения и данные вегетационного определения грунтовой всхожести семян сосны.

Возрастная структура естественного возобновления сосны определялась в соответствии с ОСТ – 108 - 98:

- всходы сосны – растения возрастом до 1 года;

- самосев – молодые растения семенного происхождения в возрасте 2-5 лет;

- подрост – молодое поколение растений старше 2-5 лет, способное образовать новый древостой.

В августе 2000года в условиях Подмосковной Мещеры под пологом 60-летнего насаждения сосны (сосняк зеленомошник; бонитет- I; полнота- 0,6; запас –290м³/га ) был заложен опытный участок. Цинк вносился в виде соли Zn (NO₃)₂ в следующих количествах (в расчете на 20 см слой почвы): 23 мг/кг (ПДК); 100; 300; 500; 750 и 1000 мг/кг. Учет состояния самосева и подроста сосны проводили в двукратной повторности, по следующей шкале: 1- без признаков ослабления; 2- ослабленные; 3- усыхающие; 4- сухие.

Анализ состояния возобновления сосны дается в таблице 1. За период наблюдений (2001-2003гг.) сохранилась тенденция снижения количества всходов, самосева и подроста сосны (количество в 2003г. относительно исходного количества в 2001г.) особенно при дозах свыше 300мг/кг Zn  (от сохранности 14.2% и до полной гибели).

Вместе с тем отмечается появление значительного количества всходов сосны на 3-й год проведения опыта на контроле при дозе внесения цинка на уровне  ПДК и дозе равной 100 мг/кг; при дозе внесения Zn свыше 300 мг/кг количество всходов к 2003г. резко уменьшается из-за токсичности субстрата, составляя 23,5 – 3,5 % от контроля.

 

Таблица 1- Состояние самосева и подроста сосны при разной дозе внесения цинка в почву (2001-2003гг.)

Доза внесения цинка, шт	Год учета	Количество всходов, шт.	Количество самосева и подроста по градациям высот, шт					Наличие всходов, шт	Сохранность, самосева и подроста, %
			6-10 см	10-20 см	20-30 см	Свыше 30 см	Всего, шт
Контроль	2001	95	34	60	39	-	133
	2002	97	28	64	44	20	156
	2003	199	9	12	47	15	83	199	62,4
23 мг/кг	2001	76	20	37	42	22	121
	2002	79	34	40	35	21	130
	2003	203	21	29	26	22	98	203	81,0
100 мг/кг	2001	134	83	124	23	-	230
	2002	60	54	86	36	1	177
	2003	193	20	27	40	11	98	193	43,0
300 мг/кг	2001	92	32	70	29	13	204
	2002	22	17	12	4	3	26
	2003	47	7	14	5	3	29	47	14,2
500 мг/кг	2001	74	52	54	43	5	154
	2002	11	4	1	-	5	10
	2003	33	1	2	1	-	4	33	2,6
750 мг/кг	2001	66	32	26	15	3	76
	2002	5	-	2	-	-	5
	2003	15	-	3	-	-	5	15	6,5
1000 мг/кг	2001	60	50	88	38	-	196
	2002	-	-	-	-	-	-
	2003	7	-	-	-	-	-	7	0

 

Для уточнения степени влияния условий среды на прорастание семян сосны в лабораторных условиях было проведено исследование всхожести семян.

Для этого в сосуды с почвой вносился азотнокислый цинк Zn(NO₃)₂ в виде водного раствора с содержанием токсического вещества согласно вариантам опыта  (таблица 2)

Объем раствора рассчитывался с учетом полной влагоемкости почвы. Расчет полной влагоемкости производился по формуле:

d_v=1.1г/см³- объемная масса (плотность)

d=2.5г/см³- удельная масса

,

где Р_общ -общая пористость почвы

Для опыта использовались семена 1 класса качества. Всходы поливались дистиллированной  водой, в объеме обеспечивающем полную влагоемкость почвы. Недостаток влаги определялся взвешиванием сосуда с почвой. Подсчет всходов семян проводился каждый 3^й день в течение 15 дней (после начала появления всходов). Взошедшими считались семена с длиной корешка не менее длины семени (фаза «ключика»). Результаты лабораторного опыта даны в таблице 2.

 

Таблица 2 – Всхожесть и энергия прорастания семян сосны в вариантах опыта

 

По результатам лабораторного опыта установлено, что при дозах внесения цинка более 300 мг/кг энергия прорастания семян снижается в 2 и более раз, всхожесть семян падает в 2.5-18 раз,  количество всходов от контроля составляет от 50 % до 5%.

Изучение механизма воздействия избытка тяжелых металлов (Zn, Cu, Ni) на прорастание семян пшеницы [1] показало, что в околокорневом растворе происходит выход электролита из корней проростков, что повлияло на увеличение проницаемости мембран корней и снижение индексов устойчивости корней проростков (отношение прироста корней в растворе с металлом к приросту корней на контроле). В эксперименте отмечено, что цинк легко передвигается в надземную часть проростков: содержание по сравнению с контролем выше в 3.5 раза и в 1.5 раза – по содержанию в корнях. Установлено [2], что большинство видов растений не обладает механизмом, препятствующим поступлению цинка при его высокой концентрации во внешней среде. Таким образом, данные по сохранности всходов, самосева и подроста сосны в условиях полевого опыта, подтверждаются также и  лабораторным экспериментом.

Анализ результатов полевого и вегетационного опытов показал, что практически необратимые изменения в состоянии естественного возобновления сосны возникают при дозе внесения   цинка более 300 мг/кг.

 

Литература

1.      Беляева А.И. Игошина Т.И. Оценка устойчивости растений к тяжелым металлам в модельном эксперименте (на примере Tricticum aestvum L.) Растительные ресурсы, вып 4. 2003.- с. 108-117.

2.      Устойчивость к тяжелым металлам дикорастущих видов. Под ред. Алексеевой-Поповой. -Ленинград, 1991.- 214с.