Удельная первичная продукция биомассы деревьев в градиентах токсичности вблизи медеплавильных производств Урала и неопределенности ее оценки и интерпретации

Abstract

Specifi c primary production (SPP) is an important bioproduction characteristic of forest stands, characterizing the rate of conversion of organic matter or, in other terms, the intensity of a matter cycle. SPP of tree biomass in the toxicity gradients near copper smelting plants in the Middle Urals (56°50’ s. W., 59°56’ d.) and the Southern Urals (55°29’ s.W., 60°13’ d.) is studied, respectively, in mixed spruce-fi r stands and mostly pure pine and birch stands, on which the biomass and its annual growth (NPP) in 33, 32, 42 and 56 sample trees is estimated, in spruce, fi r, pine and birch respectively. Both pollution gradients are expressed by the same relative toxicity index suggested with the content in the litter of three «technogenic» metals Cu, Pb и Fe. Regression analysis of the dependence of SPP from toxicity index is performed. The dependence of SPP upon the tree age and the toxicity index is studied. The relation of the aboveground part of equal-aged trees of four species with the toxicity index was inversely proportional to the level of toxicity, but statistically confi rmed only in fi r. The regularities of changes of different components of biomass in relation to the toxicity index, common for all species, were also not revealed. When having the common trend of reducing SPP of all tree species in all components of the biomass, its signifi cance is proved for some components, not confi rmed statistically for the other, but for the pine the trends of needles and wood parts SPP have opposite signs. In equal-aged trees in conditions of the same toxicity index, the aboveground SPP of spruce, fi r and birch in relation to pine is 163, 133 and 113 %, respectively. The uncertainties, identifi ed here at the methodological level of the studies based on weight taxation, are not yet possible to resolve. Additional application of physiological methods in the analysis of bioproduction processes of four species exposed to pollution from copper smelting may be more effective.

Удельная чистая первичная продукция (УдЧПП) является важной биопродукционной характеристикой лесных насаждений, характеризующей скорость превращения органического вещества или, в других терминах, интенсивность круговорота веществ. Исследована УдЧПП биомассы деревьев в градиентах токсичности вблизи медеплавильных производств на Среднем (56°50’ с.ш., 59°56’ в.д.) и Южном Урале (55° 29’с.ш., 60° 13’ в.д.) соответственно в смешанных елово-пихтовых древостоях и в преимущественно чистых сосновых и березовых древостоях, в которых определена биомасса и ее годичный прирост (ЧПП) у 33, 32, 42 и 56 модельных деревьев соответственно ели, пихты, сосны и березы. Оба градиента загрязнений выражены одним индексом токсичности – относительным показателем содержания в подстилке трёх «техногенных» металлов Cu, Pb и Fe. Исследована зависимость УдЧПП от возраста дерева и индекса токсичности. Связь УдЧПП надземной части равновозрастных деревьев четырех пород с индексом токсичности оказалась обратно пропорциональной уровню токсичности, но статистически подтвержденной только у пихты. Закономерности изменения общей для всех пород УдЧПП различных фракций биомассы в связи с индексом токсичности также не выявлено. При общем тренде снижения УдЧПП деревьев всех пород по всем фракциям биомассы его значимость достоверна по одним фракциям, не подтверждена статистически по другим, а у сосны тренды УдЧПП хвои и древесной части имеют противоположные знаки. У равновозрастных деревьев при одном и том же индексе токсичности надземная УдЧПП ели, пихты и березы по отношению к таковой у сосны составляет соответственно 163, 133 и 113 %. Неопределенности, выявленные на методическом уровне проведенных исследований, основанном на весовой таксации, пока разрешить не представляется возможным. Дополнительное применение физиологических методов при анализе биопродукционных процессов четырех пород, подверженных действию загрязнений от медеплавильных производств, может оказаться более результативным.