Влияние расстояния от источников загрязнения до лесонасаждений на качество семян Larix sibirica Ledeb. в окрестных лесах города Улан-Батора (Монголия)

УДК

630*651.72

DOI:

10.37482/0536-1036-2021-4-23-35

Аннотация

Качество семян и их всхожесть являются главными показателями, определяющими успех восстановления и структуру естественных лесных экосистем. Основное внимание уделено проблемам, связанным с качеством семян лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.) и ее прорастанием в условиях загрязнения воздуха в окружающих лесных экосистемах города Улан-Батора. Цель работы – выявление влияния загрязнения воздуха на индекс участка и анализ взаимосвязи качества семян и расстояния от лесного участка до центра города (максимума загрязнения). Исследования проведены в естественных лиственничниках, произрастающих в окрестностях столицы Монголии. Всего было заложено восемь пробных площадей размером 100×100 м с использованием полностью рандомизированного плана отбора проб вдоль основного направления ветра. Удаленность от центра города составляла 10, 15, 20 и 30 км как на север, так и на юг. Обнаружены значительные различия средней высоты древостев (p > 0,001) и диаметра на высоте 1,3 м (p > 0,001). В целом все изученные лесонасаждения относились к III, IV и V классам бонитета, т. е. характеризовались относительно плохим состоянием с точки зрения индекса участка. Более высокие индекс участка и качество семян у Larix sibirica Ledeb. наблюдались в наиболее удаленных от центра города местах, и, наоборот, самые низкие по качеству семена были найдены недалеко от центра. Это позволяет утверждать: леса, произрастающие близко к источникам загрязнения, имеют потенциальный риск деградации, а их репродуктивные органы чувствительнее к воздействию вредных веществ, чем у деревьев, расположенных в экологически более благоприятных районах.
Для цитирования: Udval B., Gerelbaatar S., Dashzeveg Ts., Lobanov A.I. Seed Quality of Larix sibirica Ledeb. Depending on the Distance between Forest Areas and Pollution Sources around Ulaanbaatar City of Mongolia // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 4. С. 23–35. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-4-23-35
Благодарность: Данное исследование было проведено в рамках проекта «Изучение лесных экосистем в зеленой зоне города Улан-Батор» при финансовой подержке Фонда «Наука и Технологии». Мы также благодарим Джона Стэнтурфа за помощь в подготовке статьи.

Сведения об авторах

Б. Удвал¹, канд. биол. наук; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0021-9155
С. Гэрэлбаатар², канд. биол. наук, доц.; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9561-5256
Ц. Дашзэвэг¹, канд. с.-х. наук; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7757-4879
А.И. Лобанов³, канд. биол. наук; ResearcherID: ABB-8764-2020, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0505-8212
¹Отделение лесных ресурсов и охраны природы, Академия наук Монголии, ул. Баруунсельбе, д. 15-4, р-н Чингэлтэй, г. У лан-Батор, Монголия, 15170; e-mail: udvalb@mas.ac.mn
²Монгольский государственный университет, ул. Университетская, д. 3, р-н Сухэ-Батор, г. У лан-Батор, Монголия, 14201; e-mail: gerelbaatar@seas.num.edu.mn
³Научно-исследовательский институт аграрных проблем Хакасии, а/я 709, г. А бакан, Республика Хакасия, Россия, 655019; e-mail: anatoly-lobanov@ksc.krasn.ru

Ключевые слова

лиственница сибирская (Larix sibirica Ledeb.), качество семян, всхожесть, индекс участка, загрязнение воздуха, Улан-Батор, Монголия

Для цитирования

Udval B., Gerelbaatar S., Dashzeveg Ts., Lobanov A.I. Seed Quality of Larix sibirica Ledeb. Depending on the Distance between Forest Areas and Pollution Sources around Ulaanbaatar City of Mongolia // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 4. С. 23–35. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-4-23-35

Литература

1. Ангальт Е.М., Жамурина Н.А. Биологический анализ хвои, шишек и семян сосны обыкновенной в условиях городской среды // Изв. Оренбург. гос. аграр. ун-та. 2014. № 3(47). С. 156–158. Angalt Ye.M., Zhamurina N.A. Biological Analysis of Scotch Pine Needles, cones and Seeds in the Conditions of Urban Environment. Izvestiya Orenburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Izvestia Orenburg State Agrarian University], 2014, no. 3(47), pp. 156–158.

2. Анучин Н.П. Лесная таксация. 6-е изд. М.: ВНИИ ЛМ, 2004. 552 с. Anuchin N.P. Forest Inventory. Moscow, VNIILM Publ., 2004. 552 p.

3. Валетова Е.А. Влияние техногенного загрязнения на репродуктивную способность сосны обыкновенной: автореф. дис. … канд. биол. наук. Барнаул, 2009. 19 с. Valetova E.A. Impact of Technogenic Pollution on the Reproductive Capacity of Scots Pine: Cand. Biol. Sci. Diss. Abs. Barnaul, 2009. 19 p.

4. Волкович А.П. Лесное семеноводство. Минск: БГТУ , 2014. 107 с. Volkovich A.P. Forest Seed Production. Minsk, BSTU Publ., 2014. 107 p.

5. Гиргидов Д.Я. Семеноводство сосны на селекционной основе. М.: Лесн. пром-сть, 1976. 64 с. Girgidov D.Ya. Pine Seed Production on a Selection Basis. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1976. 64 p.

6. Коротков И.А. Типы леса Монгольской Народной Республики // Леса Монгольской Народной Республики (география и типология). М.: Наука, 1978. С. 47–121. Korotkov I.A. Forest Types of the People’s Republic of Mongolia: Geography and Typology. Moscow, Nauka Publ., 1978, pp. 47–121.

7. Коршиков И.И., Лаптева Е.В., Белоножко Ю.А. Качество пыльцы сосны обыкновенной и цитогенетические изменения у ее семенного потомства как показатели влияния техногенно загрязненной среды Криворожья // Сиб. экол. журн. 2015. № 2. С. 310–317. Korshikov I.I., Lapteva E.V., Belonozhko Yu.A. Pollen Quality and Cytogenetic Changes of Scots Pine as Indicators of the Effect of Technogenic Environmental Pollution of Krivoy Rog. Sibirskiy Ekologicheskiy Zhurnal [Contemporary Problems of Ecology], 2015, no. 2, pp. 310–317. DOI: https://doi.org/10.15372/sej20150215

8. Любавская А.Я. Лесная селекция и генетика. М.: Лесн. пром-сть, 1982. 285 с. Lyubavskaya A.Ya. Forest Selection and Genetics. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1982. 285 p.

9. Носкова Н.Е., Третьякова И.Н. Влияние стресса на репродуктивные способности сосны обыкновенной // Хвойные бореальной зоны. 2006. № 3. С. 54–63. Noskova N.E., Tretyakova I.N. Effect of Stress on Archangel Fir Reproduction Performances. Hvojnye boreal’noj zony [Conifers of the boreal zone], 2006, no. 3, pp. 54–63.

10. Осколков В.А., Воронин В.И. Репродуктивный процесс сосны обыкновенной в Верхнем Приангарье при техногенном загрязнении. Иркутск: Иркутск. гос. ун-т, 2003. 140 с. Oskolkov V.A., Voronin V.I. Reproductive Process of Scots Pine in the Upper Angara Region under Technogenic Pollution. Irkutsk, ISU Publ., 2003. 140 p.

11. Тараканов В.В., Демиденко В.П., Ишутин Я.Н., Бушков Н.Т. Селекционное семеноводство сосны обыкновенной в Сибири. Новосибирск: Наука, 2001. 230 с. Tarakanov V.V., Demidenko V.P., Ishutin Ya.N., Bushkov N.T. Selective Seed Production of Scots Pine in Siberia. Novosibirsk, Nauka Publ., 2001. 230 p.

12. Тарханов С.Н., Бирюков С.Ю. Определение влияния атмосферного загрязнения на морфометрические показатели и состояние ассимиляционного аппарата сосны и ели в бассейне Северной Двины // Сиб. экол. журн. 2012. Т. 19, № 3. С. 407–414. Tarkhanov S.N., Biryukov S.Yu. Influence of Atmospheric Pollution on the Morphological Parameters of the Assimilation Apparatus of Pine and Spruce in the Basin of the Northern Dvina. Sibirskiy Ekologicheskiy Zhurnal [Contemporary Problems of Ecology], 2012, vol. 19, no. 3, pp. 407–414. DOI: https://doi.org/10.1134/S1995425512030158

13. Халикова О.В., Исяньюлова Р.Р. Влияние рекреации на состояниие почвенного покрова Черноморского побережья России // Лесн. вестн. 2019. № 23(6). С. 51–59. Khalikova O.V., Isyanyulova R.R. Effect of Recreation on Soil Cover at the Black Sea Coast in Russia. Lesnoy Vestnik [Forestry Bulletin], 2019, vol. 23, no. 6, pp. 51–59. DOI: https://doi.org/10.18698/2542-1468-2019-6-51-59

14. A Study Report on the Green Zone Forest. Ulaanbaatar, Institute of Geography and Geoecology, 2016. 136 p.

15. A Survey Report on Soil in Ulaanbaatar City. Ulaanbaatar, Institute of Geography, 2014. 120 p.

16. Amarsaikhan D., Battsengel V., Nergui B., Ganzorig M., Bolor G. A Study on Air Pollution in Ulaanbaatar City, Mongolia. Journal of Geoscience and Environment Protection, 2014, vol. 2, pp. 123–128. DOI: https://doi.org/10.4236/gep.2014.22017

17. Barwise Y., Kumar P. Designing Vegetation Barriers for Urban Air Pollution Abatement: A Practical Review for Appropriate Plant Species Selection. npj Climate and Atmospheric Science, 2020, vol. 3, art. 12. DOI: https://doi.org/10.1038/s41612-020-0115-3

18. Batkhishig O., Ouynbat P., Bolormaa Ts., Zoljargal Kh., Ikhbayar D., Elbegzaya G., Ganzorig U., Baymbaa G., Enkhbayar B., Zolzaya M. Soil Pollution in Ulaanbaatar City. 2018, pp. 133–135.

19. Batkhuu N.-O., Udval B., Jigjid B.-E., Jamyansuren S., Fischer M. Seed and Cone Morphological Variation and Seed Germination Characteristics of Scots Pine Populations (Pinus sylvestris L.) in Mongolia. Mongolian Journal of Biological Sciences, 2020, vol. 18, no. 2, pp. 41–54. DOI: https://doi.org/10.22353/mjbs.2020.18.14

20. FAO. Forests and Sustainable Cities: Inspiring Stories from Around the World. FAO, 2018. 87 p. Available at: http://www.fao.org/3/I8838EN/i8838en.pdf (accessed 04.02.20).

21. International Seed Testing Association (ISTA). International Rules for Seed Testing. Rules 1999. Seed Science and Technology, 1999, Suppl. 333 p.

22. Juřička D., Kusbach A., Pařílková J., Houška J., Ambrožová P., Pecina V., Rosická Z., Brtnický M., Kynický J. Evaluation of Natural Forest Regeneration as a Part of Land Restoration in the Khentii Massif, Mongolia. Journal of Forestry Research, 2020, vol. 31, iss. 5, pp. 1773–1786. DOI: https://doi.org/10.1007/s11676-019-00962-5

23. Mongolian Multipurpose National Forest Inventory 2014–2017. Ulaanbaatar, Ministry of Environment and Tourism, 2019. 145 p.

24. Paoletti E., Bytnerowicz A., Andersen C., Augustaitis A., Ferretti M., Grulke N., Günthardt-Goerg M.S., Innes J., Johnson D., Karnosky D., Luangjame J., Matyssek R., McNulty S., Müller-Starck G., Musselman R., Percy K. Impacts of Air Pollution and Climate Change on Forest Ecosystems – Emerging Research Needs. The Scientific World Journal, 2007, vol. 7, no. 1, art. 783864. DOI: https://doi.org/10.1100/tsw.2007.52

25. Prinz B. Effects of Air Pollution on Forests Prepared Discussion. Journal of the Air Pollution Control Association, 1985, vol. 35, iss. 9, pp. 913–924. DOI: https://doi.org/10.1080/00022470.1985.10465970

26. Report on the State of the Environment of Mongolia 2015–2016. Ulaanbaatar, Ministry of Environment and Tourism, 2017. 264 p.

27. Sase H., Bulgan T., Batchuluun T., Shimizu H., Totsuka T. Tree Decline and Its Possible Causes around Mt. Bogdkhan in Mongolia. Phyton (Horn, Austria), 2005, vol. 45, no. 4, pp. 583–590.

28. Sonomdagva Ch., Byambatseren Ch., Batdelger B. Assessment of Air Pollution of Settlement Areas in Ulaanbaatar City, Mongolia. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2017, vol. 67, art. 012029. DOI: https://doi.org/10.1088/1755-1315/67/1/012029

Ссылка на английскую версию:

Seed Quality of Larix sibirica Ledeb. Depending on the Distance between Forest Areas and Pollution Sources around Ulaanbaatar City of Mongolia

SEED QUALITY OF Larix sibirica Ledeb. DEPENDING ON THE DISTANCE BETWEEN FOREST AREAS AND POLLUTION SOURCES AROUND ULAANBAATAR CITY OF MONGOLIA

Bayarsaikahan Udval¹, Candidate of Biology; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0021-9155 
Sukhbaatar Gerelbaatar², Candidate of Biology, Assoc. Prof.; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9561-5256
Tserenbaljir Dashzeveg¹, Candidate of Agriculture; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7757-4879
Anatoly I. Lobanov³, Candidate of Biology; ResearcherID: ABB-8764-2020, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0505-8212
¹Devision of Forest Resources and Protection, Mongolian Academy of Sciences, Baruun selbe 15-4, Chingeltei District, Ulaanbaatar, 15170, Mongolia; e-mail: udvalb@mas.ac.mn
²National University of Mongolia, University str., 3, Sukhbaatar District, Ulaanbaatar, 14201, Mongolia; e-mail: gerelbaatar@seas.num.edu.mn
³Scientific Research Institute of Agrarian Problems of Khakassia, P.O. Box 709, Abakan, Republic of Khakassia, 655019, Russian Federation; e-mail: anatoly-lobanov@ksc.krasn.ru

Abstract. Seed quality and seed germination are the major indicators determining the success of regeneration and structure in natural forest ecosystems. This study focuses on problems associated with seed quality and seed germination under air pollution impacts in the surrounding forest ecosystems of Ulaanbaatar city of Mongolia. The objectives were to test whether there was any negative effect of air pollutants on the site index, and to analyze the relationship between seed quality and distance from the city center (maximum pollution). The study was carried out in natural larch forests (Larix sibirica Ledeb.) growing in the vicinity of the capital of Mongolia. A total of eight 100×100 m (1 ha) sample plots were laid out using completely randomized sampling design along the main wind direction. Remoteness from the city center was 10, 15, 20 and 30 km both to the north and to the south. Results showed a high variation in stand mean height (p > 0.001) and diameter (p > 0.001) among selected forest areas. In general, all sampled forests belonged to bonitet / quality classes III, IV and V, which are considered as relatively poor growing conditions in terms of site index. Therefore, greater site index and seed quality were observed in the most distant locations from the city center, and contrary, the poorest seed quality was detected in locations close to the city center. This emphasizes that forests growing close to pollution sources exist with a potential risk of degradation, and their reproductive organs are more sensitive to the effects of pollutants.
For citation: Udval B., Gerelbaatar S., Dashzeveg Ts., Lobanov A.I. Seed Quality of Larix sibirica Ledeb. Depending on the Distance between Forest Areas and Pollution Sources around Ulaanbaatar City of Mongolia. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 4, pp. 23–35. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-4-23-35
Acknowledgments: This research was carried out within the framework of the project “Study of Forest Ecosystems in the Green zone of Ulaanbaatar city” and funded by the Foundation for Science and Technology. We also thank John Stanturf for the language improvement of this article.

Keywords: Siberian larch (Larix sibirica Ledeb.), seed quality, germination, site index, air pollution, Ulaanbaatar, Mongolia.