CC BY
33
УДК 630.232:658.512
ИССЛЕДОВАНИЕ РОСТА ЗАЩИТНЫХ ЛЕСНЫХ ПОЛОС РАЗНОГО ВИДОВОГО СОСТАВА В ШИРИНСКОЙ СТЕПИ ХАКАСИИ
О.П. Ковылина, Н.В. Ковылин, Н.В. Сухенко
ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет» 660049, Красноярск, пр. Мира, 82
Изучены рост и сохранность березы повислой, сосны обыкновенной и лиственницы сибирской в защитных лесных полосах, проанализировано состояние лесных полос разного видового состава в условиях Ширинской степи Республики Хакасия. Исследовано видовое разнообразие живого напочвенного покрова защитных лесных насаждений, проанализировано соотношение видов травянистых растений по экологическим группам и строению подземных органов, установлены закономерности динамики структуры и фитомассы живого напочвенного покрова защитных лесных полос разного видового состава.
Ключевые слова: искусственные насаждения, видовой состав, структура и биомасса напочвенного покрова
The growth and viability of the European birch (Betulapendula Roth.), common pine (Pinus sylvestris L.) and Siberian larch (Larix sibirica Ledeb.) in forest protective belts are studied. The state of forest belts of various species in the conditions of Shira steppe of Khakasia is analyzed. Species diversity of the alive grass cover of forest protective plantations is investigated. The ratio of grass-plant species on ecological groups and the structure of undersoil organs is analyzed. The changes dynamics of the structure and phytomass of the alive grass cover in forest protective belts of different species composition are determined.
Key words: artificial plantations, species composition, structure and biomass of ground vegetation
ВВЕДЕНИЕ
Значительное место в проблеме охраны окружающей среды занимает защита земель от воздействия неблагоприятных природных и антропогенных факторов, в борьбе с которыми важная роль принадлежит защитным лесным насаждениям. Естественные и искусственные леса являются важнейшими компонентами биосферы, мощными регуляторами биологического равновесия в природе, выполняют значительную роль в создании природных комплексов и экологических условий (Карпов, 1956). Системы защитных лесных насаждений являются объектом многофункционального воздействия на окружающую среду, которые стабилизируют экологическую и биологическую обстановку, образуют устойчивые агролесоландшафты. Лесные насаждения обеспечивают блокирование очагов дефляции, изменяют ландшафт, служат постоянно действующим противодефляционным элементом, на протяжении длительного времени способствуют повышению урожаев сельскохозяйственных культур на смежных полях, защищая их от заноса мелкозёмом (Полежаева, Савин, 1974, Виноградов, 1983, Павловский, 1983).
Лесные насаждения в степи - интрозональная растительная формация и подчас существовать как саморегулирующаяся экосистема не может (Виноградов, 1983). Необходимо изучение эколого-
ценотической структуры степных лесных насаждений, обеспечивающей им устойчивость и продолжительность средообразующего влияния. Полосе свойственны все жизненные функции, обеспечивающие развитие, жизнедеятельность и самовоспроизведение, адаптацию к изменяющимся внешним условиям. Однако, чтобы вырастить жизнеспособные насаждения в экстремальных условиях, нужны разносторонние глубокие исследования.
Целью настоящих исследований явилось изучение хода роста древесных растений в полезащитных лесных полосах, анализ состояния лесных полос разного породного состава, изучение видового разнообразия, структуры и фитомассы живого напочвенного покрова защитных лесных насаждений в условиях Ширинской степи Республики Хакасия.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В качестве объектов были исследованы полезащитные лесные полосы из березы повислой (Betu-la pendula Roth), сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) и лиственницы сибирской (Larix sibirica Le-deb.), расположенные в Ширинской степи республики Хакасия (село Селеноозерное, Ширинский район). Система защитных лесных насаждений различного целевого назначения заложена сотрудниками Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН.
Климат района исследований характеризуется резкой континентальностью с холодной зимой и жарким летом. Для него характерны резкие колебания температуры и осадков. Среднегодовая температура воздуха по среднемноголетним данным -0,4 0С; амплитуда средних месячных температур воздуха в степной части 40-41 0С; продолжительность безморозного периода - от 80 до 120 дней. Для Ширинской степи характерно большое количество ветреных дней. Скорость ветра в приземном слое часто достигает 15-20, а иногда 30-35 м/с. При таких скоростях воздушных потоков в приземном слое возникают пыльные бури. Годовая сумма осадков колеблется от 250 до 450 мм, причем 90 % выпадает за теплый период (апрель-октябрь) (Савин и др., 2001). Распределение средних температур воздуха и количества осадков за период исследований представлены на рисунке 1.
CZ
Л
й 3
о. ей
о ^ И ~
g к н ^ S ^ s & И О ч и
.
U
2,5
1,5
0,5
100 g
о
0
2000 2001 2002 2003 2004
Год
Рисунок 1 - Распределение средних температур воздуха и количества осадков по данным метеостанции ст. Шира
Полезащитная четырехрядная полоса из березы повислой (Betula pendula Roth) заложена шахматным способом весной 1972 г. 2-летними сеянцами. Закладка велась по предварительно обработанной почве - чернозему южному перевеянному, маломощному легкосуглинистому с признаками солон-цеватости, развитому на делювии пестроцветов. Размещение растений 6*2 м, с густотой посадки 833 шт. на 1 га.
Чистая по составу полезащитная лесная полоса из сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) размещена на границе между пахотными и пастбищными землями. Она заложена весной 1963 г. по сплошь обработанной почве посадкой 2-летних сеянцев с использованием при посадке ручных инструментов по схеме 3*1 м. Сеянцы выращены из семян Минусинского лесхоза в местном питомнике. Весной 1964 г., на второй год после посадки, проведено дополнение (почти в 50 % посадочных мест) там, где в течение зимы саженцы погибли из-за засекания хвои ветропесчаным потоком. В настоящее время рассматриваемый участок лесной полосы -трехрядное насаждение, созданное на примитивной перевеянной супесчаной незасоленной почве.
Полезащитная лесополоса из лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.) состоит из трех рядов деревьев и одного ряда кустарника облепихи крушиновидной (Hippophae rhamnoides L.), посаженного с наветренной стороны полосы. Заложена полоса весной 1964 г. 2-летними сеянцами по схеме 3*1 м по сплошь обработанной почве, произрастает на развитой черноземовидной супесчаной маломощной почве, слабо перевеянной, подстилаемой красноцветными делювиальными суглинками. Сеянцы березы повислой и лиственницы сибирской выращены из семян Сонского лесхоза в местном питомнике. В полезащитных лесных полосах разного видового состава за посадками велись систематические механизированные уходы в междурядьях и на закрайках. С 1994 года уходы в междурядьях и на закрайках лесной полосы не проводятся.
В основу методики сбора экспериментальных данных с целью изучения закономерностей роста и строения полезащитных и пастбищезащитных лесных полос положен выборочный метод исследований с закладкой пробных площадей и картировани-
ем деревьев. Методикой сбора полевой информации было предусмотрено установление сохранности защитных лесных насаждений, изучение состояния отдельных древесных видов с измерением основных лесоводственно-таксационных показателей роста (высота ствола, его очищение от сучьев, диаметры ствола и кроны, приросты).
С целью изучения флористического состава травянистых сообществ защитных лесных полос и естественных степных фитоценозов закладывались геоботанические пробные площадки, размером 100 м2. Форма площадки для геоботанического описания менялась в зависимости от конструкции насаждения.
Для характеристики качественного соотношения групп видов на всех площадках производилась классификация травянистых видов на четыре основные группы: доминирующие, субдоминирующие (содоминанты), второстепенные и третьестепенные виды. В границах каждой пробной площади осуществлялось распределение травянистых видов растений по принадлежности к определенным экологическим группам: мезофитам, мезоксерофитам, ксерофитам, галофитам, ксеропетрофитам, псаммофитам, гигрофитам, ксерогигрофитам, мезогиг-рофитам, мезопсихрофитам. В пределах пробной площади растения распределялись на группы по строению корневых систем. Для количественной характеристики роли отдельных видов и характера их распространения на пробных площадях осуществлялось исследование обилия (по общепринятой шкале Друде), проективного покрытия, высоты и надземной фитомассы травостоя. Данные показатели изучались на учетных площадках размером 1 м2 в 3-10 кратной повторности в зависимости от конструкции лесной полосы и степени однородности растительного покрова.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Создание и выращивание высокопродуктивных и жизнеустойчивых защитных лесных насаждений невозможно без учета особенностей и закономерностей их роста в конкретных климатических и почвенных условиях.
В степных условиях защитные лесные насаждения постоянно испытывают отрицательное воздействие жестких степных условий, а также конкурентное влияние со стороны травянистых растений. В связи с этим ход роста древесных растений в лесных полосах отличается от их роста в естественных условиях местообитания.
В возрасте 32 лет береза повислая имеет среднюю высоту 9,7 м при среднем диаметре на высоте
1.3 м - 14,6 см. По рядам средняя высота и средний диаметр деревьев составляет: в первом - 10,0 м и
16.0 см, во втором - 9,4 м и 13,5 см, в третьем -
10.0 м и 14,4 см и в четвертом - 10,4 м и 16,6 см. При редком размещении растений в лесной полосе наблюдается дифференциация в нарастании годичного кольца: по рядам средний диаметр на высоте
1.3 м в направлении вдоль ряда составляет 14,1 см, поперек ряда - 15,1 см. В шахматной березовой
3
2
0
полосе отсутствует дифференциация в строении крон деревьев - по рядам средние диаметры кроны вдоль и поперек ряда составляют 4,7 м.
Редкое размещение древесных растений в лесной полосе и очищенность стволов от сучьев в среднем по рядам на высоту 0,9 м способствуют избыточному освещению, вследствие чего происходит интенсивный рост и развитие травянистой растительности.
В березовой полосе наблюдается неравномерная сохранность деревьев, разница в диаметрах и состоянии деревьев, растущих в крайних и средних рядах. Сохранность березы в среднем составляет 70,2 %, в том числе в крайних (наветренном и заветренном рядах), соответственно, 55,6 и 100 %, а в средних - только 58,8-66,7 %.
В аридных условиях Ширинской степи при недостатке почвенной и атмосферной влаги, а также отсутствии ежегодных механизированных уходов за почвой в диагональных междурядьях и на закрайках березовой полосы интенсивно развивающая травянистая растительность способствует ослаблению и гибели древесных растений.
Средняя высота сосны обыкновенной в возрасте 41 года в лесной полосе составляет 8,3 м, при среднем диаметре 14,8 см. В среднем ряду, где площадь питания ниже, чем в первом и третьем рядах, деревья отстают в росте в высоту и по диаметру. В сосновой полосе прослеживается асимметрия в формировании годичного кольца: по рядам средний диаметр на высоте 1,3 м в направлении вдоль ряда составляет 14,4 см, поперек ряда - 15,3 см. В крайних рядах деревья имеют большую асимметрию в строении кроны, по сравнению со средним. В целом по лесной полосе средний диаметр кроны вдоль ряда составляет 3,0 м, поперек ряда - 3,3 м. Средняя высота очищения стволов деревьев от сучьев составляет 1,7 м. Кроны деревьев в среднем ряду имеют более округлую форму, в то время как деревья в крайних рядах имеют эллипсовидную форму. Кроме того, крона деревьев в крайних рядах носит еще и флагообразный характер, больше выступая в сторону поля, чем к центру лесной полосы. Сохранность деревьев в целом по полосе составляет 69,2 %, в том числе в наветренном ряду 66 %, в среднем - 72,6 %, в заветренном -
67,9 %. Общее состояние насаждения удовлетворительное. Об этом свидетельствуют следующие показатели: длина хвои - 44,4 мм, она имеет нормальную зеленую окраску, возраст ее на осевых побегах варьирует от 1 до 4 лет, текущий и годичный прирост верхушечных и боковых побегов за последние 3 года колеблется от 2 до 3 см, отсутствуют видимые следы повреждений деревьев энтомовредите-лями. Сосновые насаждения в условиях Ширинской степи проявляют достаточную устойчивость против зарастания травянистой растительностью, достигают к 40 годам в высоту 8 м и продолжают успешно расти. В сосновом насаждении сформировался опад толщиной до 0,5 см, состоящий в основном из хвои, шишек и мелких веточек. Несмотря на почти ежегодное семеношение сосны, её возобновление в насаждении отсутствует. По-видимому, под поло-
гом насаждения не создается необходимых условий для появления всходов и сохранности подроста.
Средняя высота деревьев лиственницы сибирской в возрасте 40 лет в лесной полосе составляет
10.4 м, при среднем диаметре 12,7 см. В лиственничной полосе также прослеживается асимметрия в формировании годичного кольца: по рядам средний диаметр на высоте 1,3 м в направлении вдоль ряда составляет 12,4 см, поперек ряда - 13,1 см. В рядовой лиственничной лесной полосе кроны деревьев имеют асимметричное строение: по рядам средний диаметр кроны вдоль ряда составляет 1,9 м, поперек ряда - 2,5 м. Средняя высота очищения стволов деревьев от сучьев составляет 2,6 м.
В настоящее время лиственничная лесная полоса находится в неудовлетворительном состоянии, сохранность деревьев в целом по полосе составляет 57,8 %, в том числе во втором ряду - 76,2 %, в третьем - 37,6 %, в четвертом (заветренном) -
59.4 %. Во всех рядах насаждения встречаются усохшие деревья, особенно много их в третьем ряду, где лиственница сильнее угнетена и заметно отстает в росте.
Защитные лесные насаждения являются специфическими искусственными сообществами, которым как и естественным ценозам присущи сложные взаимоотношения между растениями внутри сообщества и взаимоотношения со средой. Структурным элементом искусственных лесных фитоценозов является живой покров (в защитных лесных насаждениях это чаще травянистая растительность
- травостой), который формируется в отличие от древостоя спонтанно и независимо от воли человека. Живой напочвенный покров, в частности травяной, играет огромную роль в функционировании искусственного лесного фитоценоза, имея как положительное, так и отрицательное значение (Левина, Исаченко, 1952, Оловянникова, 1958, Альбиц-кая, Мороз, Бельков, Семенова, 1973, Сидоренко, 1979, Высоцкий, 1983).
Характер травянистого покрова в искусственных лесных фитоценозах находится в тесной зависимости от состава и структуры древесного и кустарникового ярусов. В формировании лесной среды состав древесных пород является важным фактором, так как каждая порода в силу своих биологических особенностей создает специфические экологические условия под пологом: освещенность, влажность воздуха и почвы, особенности лесной подстилки и т. д.
Полезащитные лесные полосы разного породного состава представляют собой достаточно сложившиеся искусственные лесные фитоценозы; поэтому травяной покров в них не является случайным образованием, а сформировался в результате естественного отбора форм, более приспособленных к вновь складывающейся лесной среде, которая определяется составом древесных пород, их размещением, сомкнутостью, особенностями мертвого покрова и т.д.
В таблице 1 представлены данные о составе семейств и количестве видов живого напочвенного покрова в лесных полосах.
Таблица 1 - Состав живого напочвенного покрова в полезащитных лесных полосах
Семейство Число видов в полосе, шт.
березовая сосновая лиственничная всего обшдх видов
Asteraceae Dum. 7 5 5 3
Poaceae Barnhart 5 5 4 3
Fabaceae Lindl. 3 5 1 1
Rosaceae Juss. 2 3 2 1
Scrophulariaceae Juss. Rubiaceae Juss. 2 2 2 1 3 2 1
Caryophyllaceae Juss. 1 2 1 1
Brassicaceae Burnet. 1 1 1 1
Boraginaceae Burnet. 2 - 2 1
Dipsacaceae Juss. 1 - 1 1
Chenopodiaceae Vent. 1 - 2 1
Apiaceae Lindl. 2 2 - 2
Ranunculaceae Juss. 2 1 - -
Cyperaceae Juss. - 2 2 2
Lamiaceae Lindl. 1 - - -
Iridaceae Juss. 1 - - -
Alliaceae J. Agardh - 1 - -
Geraniaceae Juss. - 1 - -
Primulaceae Vent. - 1 - -
Urticaceae Juss. - - 1 -
Convolvulaceae Juss. - - 1 -
Cannabaceae Endl. - - 1 -
Всего семейств Всего видов 15 33 14 32 15 29 18
baceae - для лиственничной. В исследуемых фитоценозах наиболее представленными по числу видов семействами являются Asteraceae (16-21 %),
Poaceae (14-16 %) и Fabaceae (9-16 %).
Анализ ценотической структуры живого напочвенного покрова искусственных лесных фитоценозов показывает, что в березовой полосе выделяются два абсолютных доминанта - Artemisia sieversiana Willd. из семейства Asteraceae и Elytrigia repens (L.) Nevski из семейства Poaceae. В лесной полосе из сосны обыкновенной монодоминантом сообщества выступает вид Carex supina Wahl. из семейства Cy-peraceae. В лиственничной полосе в структуре живого напочвенного покрова выделяются три доминанта - злаки Festuca ovina L. и Elytrigia repens (L.) Nevski, а также вид Potentilla bifurca L. из семейства Rosaceae.
По данным В.Г. Карпова (1956), компоненты травостоя в насаждениях обнаруживают существенные различия в требованиях к свету. Например, сравнительно высокой теневыносливостью, по данным автора, обладают некоторые виды из семейства Cyperaceae Juss., несколько более светолюбив злак Elytrigia repens (L.) Nevski. Освещенность под пологом сосновой лесополосы лежит за пределами светового минимума доминантов травостоя березовой и лиственничной или крайне близко к нему. Таким образом, низкая освещенность яруса травостоя соснового насаждения может служить серьезным препятствием для формирования сплошного осоково-злакового травостоя. Травянистые растения здесь вынуждены ютиться в местах, где в силу снижения лесообразующей способности древостоя они получают больше света, чем в типичных условиях внутренней среды этих сообществ. Исследуя синузиальную структуру травостоя искусственных лесных фитоценозов, можно установить тесную
В полезащитных полосах разного породного состава флористические списки живого напочвенного покрова отличаются. Общее количество травянистых видов колеблется в пределах 29-33, наибольшее число видов наблюдается в березовой полосе, наименьшее - в лиственничной.
В индивидуальных биологических спектрах изучаемых лесных полос преобладают по количеству травянистые многолетники (58,6-78,1 %), одно-и двулетники (15,6-34,5 %); незначительна примесь полукустарничков (6,1-6,9 %) (рис. 2).
□ Полукустарнички □ Т равянистые многолетники
□ Одно- и двулетники
Рисунок 2 - Дифференциация жизненных форм видов живого напочвенного покрова в полосах разного видового состава
Анализ семейственных спектров изучаемых полезащитных лесных полос показывает следующее. Во всех исследуемых фитоценозах присутствуют следующие семейства: Asteraceae, Poaceae, Fa-baceae, Rosaceae, Scrophulariaceae, Rubiaceae, Caryophyllaceae и Brassicaceae. Семейства La-miaceae и Iridaceae характерны для березовой полосы; сем. AШaceae, Geraniaceae и Primulaceae -для сосновой; а Urticaceae Convolvulaceae и Canna-
связь синузий живого покрова с древостоем и кустарниковым подлеском, а также с лесорастительными условиями. Под пологом искусственных насаждений создается обстановка, способствующая некоторой мезофитизации травостоя. Для вымирающих насаждений, приуроченных к сухому типу, характерно наличие синузий степной ксерофитной растительности (Бельгард, 1971). Основу живого напочвенного покрова полезащитных лесных полос разного породного состава составляют виды, принадлежащие к экологическим группам мезофитов, мезоксерофитов и ксерофитов (табл. 2). Наиболь-
шее количество мезофитных травянистых видов наблюдается в березовой (45,5 %) и лиственничной (45 %) полосах, а наименьшее в сосновой - 41 % от общего числа видов. Второе место по количеству травянистых видов занимает группа мезоксерофи-тов, составляющая в различных сообществах 24,128 %. Третье место по числу видов травостоя занимает группа ксерофитов, наибольшее количество которых наблюдается в сосновой полосе - 22 %. В лесных полосах из березы повислой и лиственницы сибирской ксерофиты представлены меньшим количеством видов (12,1 % и 17,2 %, соответственно).
Таблица 2 - Экологический состав живого напочвенного покрова лесных полос
Экологическая группа Распределение видов растений в полосах, %
березовая сосновая лиственничная
Мезофиты 45,5 41,0 45,0
Мезоксерофиты 27,3 28,0 24,1
Ксерофиты 12,1 22,0 17,2
Галофиты 3,0 3,0 3,4
Психрофиты 3,0 3,0 3,4
Псаммофиты 6,1 - 6,9
Ксеропетрофиты 3,0 - -
Гигрофиты - 3,0 -
Степень отрицательного влияния травостоя на древесные породы определяется характером и экологическим составом живого напочвенного покрова защитных лесных насаждений. Известно, что раннелетние малолетники менее опасны, чем корневищные и рыхлокустовые злаки и осоки, образующие дернину. Г.Н. Высоцкий (1983) считал наиболее вредными для степных искусственных древонасаждений крупные многолетние бурьяны, дающие корневые отпрыски (например, вьюнок полевой и осот полевой) и травы, размножающиеся при помощи корневищ, особенно злаки. Поселение травя-
нистой растительности под пологом лесных насаждений, т.е. задернение, приводит к уплотнению почвы, следствием чего является менее обильное промачивание атмосферными осадками и более быстрое высыхание почвы. По данным некоторых исследователей, в районах с недостаточным увлажнением на южных и обыкновенных черноземах задерневшие насаждения уже с 25-30 лет снижают прирост, начинают суховершинить и усыхать (Бельков, Семенова, 1973). Дифференциация видов живого напочвенного покрова на группы по строению подземных органов представлена в таблице 3.
Таблица 3 - Дифференциация видов живого напочвенного покрова на группы по строению подземных органов
Жизненная форма по строению под- Распределение видов растений в полосах, %
земных органов березовая сосновая лиственничная
Стержнекорневые 45,5 28,1 38,0
Корневищные 39,4 59,4 44,8
Корнеотпрысковые 9,1 3,1 7,0
Плотнокустовые 3,0 3,1 3,4
Рыхлокустовые 3,0 6,3 3,4
Кистекорневые - - 3,4
Таким образом, лесные полосы засоряют в основном однолетние и многолетние травянистые растения, которые размножаются не только семенами, но и вегетативным путем - поэтому особо опасные.
Рассматривая пути становления травостоя в искусственных лесных фитоценозах степи, В.В. Тарасов и М.А. Альбицкая (1977) подчеркивают, что на процесс формирования травостоя оказывают влияние такие факторы, как влажность, температурные особенности климата и почвы, свет, почвенное плодородие, биотические факторы (фитогенные и зоо-генные), а также влияние человека. Воздействие этих факторов определяется типом лесорастительных условий, фитоклиматом насаждений, зависящим от видового состава древесных пород, световой структуры, возраста, наличия кустарникового
подлеска, а также от хозяйственной деятельности человека.
Проективное покрытие травянистого покрова исследуемых насаждений по годам постепенно снижается - в березовой лесной полосе от 50-70 % в 2000 г. до 30-40 % в 2004 г.; в сосновой полосе от 60 % в 2000 г. до 35-40 % в 2004 г.; в лиственничной лесной полосе от 40-90 % в 2000 г. до 60 % в 2004 г. Происходит смена одних видов другими.
Средняя высота травостоя в исследуемых искусственных лесных фитоценозах по годам постепенно возрастает: в березовой полосе на 60 % (с 25 см до 62 см); в сосновой - на 57 % (с 18 см до 42 см); в лиственничной - на 26 % (с 32 см до 43 см).
В исследуемых лесных полосах к 2004 г. по сравнению с 2000 г. запасы надземной фитомассы травостоя возрастают более чем в 2 раза, макси-
мальный запас которой формируется в лиственничной лесной полосе - 346 г/м2 (рис. 3).
Год
Рисунок 3 - Изменение надземной фитомассы (абсолютно сухой) травостоя в искусственных фитоценозах разного видового состава. Лесные полосы: 1 - березовая, 2 - сосновая, 3 - лиственничная
Травяной покров искусственных лесных фитоценозов зависит от погодных условий, что проявляется в значительных погодичных изменениях. Особенно резкие различия имеются в продуктивности и ритме развития травостоя между сухими и влажными годами: количество видов в травостое увеличивается в несколько раз, сроки вегетации значительно удлиняются, в связи с этим возрастают фитомасса и продуктивность травостоя (Альбицкая, Мороз, Сидоренко, 1979).
В ходе пятилетних исследований была установлена зависимость надземной фитомассы травянистого яруса от особенностей изменения метеорологических условий, таких как количество осадков, сумма положительных температур, средняя относительная влажность воздуха и средняя температура воздуха за вегетационный период. В результате дисперсионного анализа установлено, что учитываемый фактор (разные климатические показатели) ответственен за 98 % изменчивости результативно -го признака (надземная фитомасса травостоя).
Г.Н. Высоцкий (1983) указывал на защитное значение подстилки в борьбе леса с синузиями травянистых растений. Увеличение запасов подстилки и ее мощность лимитируют развитие травостоя. Это объясняется, с одной стороны, образованием в подстилке веществ, тормозящих прорастание семян травянистых растений, а с другой - тем, что накапливающийся слой подстилки резко снижает доступ света к всходам и нижним листьям растений (Бель-гард, 1971).
В ходе проведенных исследований были выявлены существенные различия между искусственными лесными фитоценозами в процессах формирования слоя подстилки. Сосновая полоса характеризуется тем, что в ней образуются наибольшие запасы подстилки (в среднем по годам - 14,6 т/га) по сравнению с лиственничной (11,1 т/га) и березовой (2,1 т/га) лесными полосами.
В сосновой полосе, в которой формируются большие запасы подстилки, создаются условия, способствующие большей сопротивляемости по
отношению к внедрению синузий сорнотравянистой растительности и остепнению. Для нее характерен разреженный травянистый покров с низким проективным покрытием и надземной фитомассой. Наиболее развитый и высокопродуктивный травостой формируется в лиственничной лесной полосе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, общей закономерностью роста полезащитных лесных полос разного видового состава является асимметрия в формировании годичного кольца и ассиметричное строение крон древесных растений (в направлении вдоль ряда средний диаметр ствола на высоте 1,3 м и средний диаметр кроны менее развиты, чем в направлении поперек ряда). Анализ вертикальной и горизонтальной структуры однопородных полезащитных лесных полос показывает, что крайние ряды по лесо-водственно-таксационным показателям более развиты, по сравнению с центральными рядами. У деревьев крайних рядов происходит более позднее отмирание и очищение от нижних сучьев. Флагообразная крона более объемна и направлена в сторону поля. Деревья в центральных рядах имеют меньшую высоту и диаметр, большую протяженность очищенного от сучьев ствола.
Современная структура травянистых растительных группировок полезащитных лесных полос разного породного состава представляет собой сформированный комплекс разнообразных семейств и видов. В лесных полосах из березы повислой, сосны обыкновенной и лиственницы сибирской образуются растительные группировки живого напочвенного покрова, отличные друг от друга по видовому составу, ценотической структуре и надземной фитомассе растений.
Основу живого напочвенного покрова в полезащитных лесных полосах составляют травянистые многолетники, одно- и двулетники, принадлежащие к семействам Asteraceae, Poaceae, Fabaceae, Rosa-ceae, Scrophulariaceae, Rubiaceae, Caryophyllaceae и Brassicaceae. Установлено, что в составе травянистого яруса защитных насаждений разного породного состава преобладают мезофиты (41-45,5 %), мезоксерофиты (24,1-28 %) и ксерофиты (12,122 %). Основу травостоя исследуемых фитоценозов по типу корневых систем и характеру побегообразования составляют такие группы растений, как корневищные (39,4-59,4 %) и стержнекорневые (28,1-45,5 %).
В полезащитных лесных полосах степень развития живого напочвенного покрова связана с видовым составом древостоя. Наибольшее накопление надземной фитомассы отмечено в лиственничной полосе - 3,5 т/га, наименьшее - в березовой -
1,9 т/га. На накопление надземной фитомассы живого напочвенного покрова в полезащитных лесных полосах оказывают влияние особенности изменения климатических показателей - количества осадков, суммы положительных температур, средней относительной влажности воздуха и средней температуры воздуха за вегетационный период.
В аридных условиях Ширинской степи Хакасии недостаток почвенного и атмосферного увлажнения, а также интенсивное развитие травянистой растительности вследствие отсутствия механизированных уходов в междурядьях и на закрайках защитных лесных насаждений являются основными факторами, определяющими рост и развитие древесных растений в лесных полосах.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Альбицкая, М.А. Погодичная динамика травостоя белоакациевого насаждения свежеватого типа в условиях Присамарья / М.А. Альбицкая, О.Б. Мороз, Е.К. Сидоренко // Вопросы степного лесоведения, биогеоцено-логии и охраны природы: сб. науч. тр. / Днепропетровский гос. ун-т. - Днепропетровск, 1979. - Вып. 9. -С. 39-44.
Бельгард, А. Л. Степное лесоведение / А. Л. Бельгард. - М.: Лесная промышленность, 1971. - 336 с.
Бельков, В.П. Влияние травяного покрова на продуктивность лесных насаждений / В.П. Бельков, А.К. Семенова. - М.: Изд-во ЦБНТИлесхоза, 1973. - 24 с. Виноградов, В.Н. Лес и проблемы экологии / В.Н. Виноградов // Вестник сельскохозяйственной науки. - 1981.
- № 8. - С. 116-126.
Виноградов, В.Н. Перспективы развития агролесомелиоративной науки / В.Н. Виноградов // Агролесомелиоративные насаждения, их экология и значение в лесоаграрном ландшафте: сб. науч. тр. - Волгоград: Изд-во «Волгоградская правда», 1983. - Вып. 2 (79). - С. 3-16. Выращивание лесных полос в степях Сибири / Е.Н. Савин [и др.]. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2001. - 102 с. Высоцкий, Г.Н. Защитное лесоразведение: Избранные
труды / Г.Н. Высоцкий. - Киев: Наук. думка, 1983. -208 с.
Калинин, М.И. Лесные мелиорации в условиях расчлененного рельефа - М.И. Калинин. - Львов: Вища школа,
1982. - 279 с.
Карпов, В.Г. О факторах, регулирующих взаимоотношения между древостоем и травостоем в насаждениях засушливой степи / В.Г. Карпов // Академику В.Н. Сукачеву к 75-летию со дня рождения. - М.-Л.: Изд-во Академии наук СССР, 1956. - С. 263-274.
Левина, Ф.Я. Зацелинение искусственных древеснокустарниковых насаждений на Ергенях / Ф.Я. Левина, Т.И. Исаченко // Геоботаника: сб. науч. тр. / Ботанический ин-т им. В. Л. Комарова АН СССР. - М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1952. - Вып. 8. - С. 20-39.
Оловянникова, И. Н. Взаимоотношение древесной и травянистой растительности в лесных насаждениях на южных черноземах Балашовской области / И.Н. Оловян-никова // Труды института леса АН СССР. - М., 1958.
- Т. 43. - С. 5-8.
Павловский, Е.С. Проблемы экологии полезащитных лесонасаждений на сельскохозяйственных землях / Е.С. Павловский // Агролесомелиоративные насаждения, их экология и значение в лесоаграрном ландшафте: сб. науч. тр. - Волгоград: Изд-во «Волгоградская правда»,
1983. - Вып. 2 (79). - С. 17-25.
Полежаева, З. Н. Облесение эродированных земель / З. Н. Полежаева, Е.Н. Савин. - М.: Лесная промышленность, 1974. - 72 с.
Тарасов, В.В. Сорная растительность молодых лесокультур подзоны настоящих степей Украины и меры борьбы с ней / В.В. Тарасов, М.А. Альбицкая // Вопросы степного лесоведения и охраны природы: сб. науч. тр. / Днепропетровский гос. ун-т. - Днепропетровск, 1977.
- Вып. 8. - С. 86-95.
Поступила в редакцию 5 марта 2009 г. Принята к печати 27 апреля 2011 г.
