CC BY
65
биологические науки
УДК 630*17:582.475.4
Структура и форма кроны сосны в осушенном сосняке кустарничково-сфагновом при разном световом режиме
Зарубина Лилия Валерьевна кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры лесного хозяйства
e-mail: [email protected]
ФГБОУ ВПО «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В.Верещагина»
Аннотация: проведено изучение влияния лесохозяйственных мероприятий (рубок ухода) на структуру и форму кроны у оставшейся на доращивание части осушенного соснового древостоя, расположенного в Холмогорском районе Архангельской области. Описана методика и приведена краткая характеристика объектов исследования. В результатах исследования описывается изменение экологического коэффициента кроны, биометрических показателей побегов и хвои, ход роста сосны по высоте в послерубочный период.
Ключевые слова: осушение, прирост, экологический коэффициент кроны, биометрические показатели, рубки ухода.
Европейский Север является главной лесосырьевой базой России и основным поставщиком древесины и ее продукции на мировой рынок и для удовлетворения внутренних потребностей страны [1]. Лесной комплекс составляет основу экономики Севера страны, и до последнего времени располагал значительной лесосырьевой базой суходольных хвойных лесов. Однако истощение базы высокопродуктивных экономически доступных лесов значительно обострило проблему лесопользования, вызвало необходимость изыскания новых путей получения хвойной древесины. В результате для удовлетворения потребностей страны в хвойной древесине в промышленную рубку стали широко вовлекаться спелые и перестойные старо-осушенные сосняки и ельники, площадь которых в регионе до последнего времени составляла около 738 тыс. га. [2]
Большое значение в решении проблемы лесопользования на осушаемых землях отводится также рубкам ухода за лесом. Известно, что за счет улучшения вертикальной и горизонтальной структуры формирующихся насаждений, светового и корневого питания деревьев рубки ухода способствуют значительному усилению физиологической и ростовой деятельности. [3,4]
Целью работы явился анализ роста и формирования осушенных и осветленных сосновых насаждений. Экспериментальные исследования нами проводились в 2007 году в осушенном сосняке, произрастающем на торфяно-болотной почве, в Холмогорском лесхозе Архангельской области, относящемся к средней подзоне тайги.
Закладка пробных площадей велась с учетом требований ОСТ 56-69-83 [5]. Биометрические показатели определялись с применением торсионных весов ВТ-1000 и штангенциркуля в 9-12 кратной повторности.
Обработка полевых материалов осуществлялась общепринятыми в лесоводстве и таксации методами. Кроме этого проводилась статистическая обработка данных с использованием современной вычислительной техники и применением соответствующего программного обеспечения.
Влияние рубок ухода изучалось в 52-летнем сосняке кустарничково-сфагно-вом V класса бонитета. Участок осушен в 1968 г. Осушение выполнено системой открытых каналов с расстоянием 140 м между ними. Осушение выполнено системой мелкой мелиорации. Расстояние между осушителями около 50 м, глубина осушителей 0,3 м. Все осушители (канавы) в хорошем состоянии. Рубки ухода на изучаемом участке проведены в 1988 г. вручную сотрудниками Архангельского института леса и лесохимии путем равномерной вырубки тонкомерной (угнетенной) части древостоя и фаутных деревьев. Опытные и контрольные участки в 52-летнем сосняке располагались в зонах интенсивного (10-15 м) и экстенсивного (50-60 м) осушения. Краткая лесоводственно-таксационная характеристика изучаемых участков дана в таблице 1.
Таблица 1. Лесоводственная характеристика объектов исследования
Объект исследования Расстояние Состав древостоя Средние показатели Относи- Запас, м3/га Процент выборки (%)
до осушителя, м Д, см Н, м тельная полнота по количеству стволов по запасу
Контроль 10-20 10СедБ 6,0 7,5 0,91 68 - -
50-60 3,9 6,6 0,90 64 - -
Объект исследования Расстояние Состав древостоя Средние показатели Относи- Запас, м3/га Процент выборки (%)
до осушителя, м Д, см Н, м ная полнота по количеству стволов по запасу
Опыт 10-20 10С+Б 7,6 8,9 0,89 76 54 22
50-60 6,0 7,3 0,88 71 56 30
По данным таблицы видно, что в центре межканальной зоны высота сосны на контроле (без рубок ухода) равнялась 6,6 м, диаметр - 3,9 см, на участке с рубками эти показатели возросли до 7,3 м и 6,0 см.
Прирост в высоту служит хорошим интегральным показателем жизненного состояния растений. Характер текущего среднегодичного прироста сосны в высоту показан в таблице 2. Как видно из таблицы, у сосны средний прирост в высоту в 52-летнем сосняке кустарничково-сфагновом осушенном в отдельные годы изменяется от 21 до 30 см. Величина прироста боковых побегов также не остается постоянной, а изменяется, но при более низких абсолютных значениях (от 7,2 до 10,0 см). Максимальный прирост сосны в высоту приходится на более теплый с достаточным количеством осадков 2007 г.
Таблица 2 - Соотношение между приростом верхушечного и боковых побегов сосны (Кэк )
Контроль Рубки ухода
Годы прирост побегов, см
главный боковой Кэк главный боковой Кэк
2007 30,1±2,3 7,2±1,3 4,3 35,6±2,9 12,2±0,7 2,9
2006 24,0±1,1 8,2±0,6 3,0 35,0±2,4 16,6±1,3 2,2
2005 24,9±2,0 11,3±0,7 2,3 29,1±2,8 15,3±1,0 1,9
2004 21,8±1,3 8,1±0,5 2,8 26,3±1,9 14,5±0,9 1,8
2003 21,0±1,4 9,2±0,7 2,3 27,1±1,7 15,9±1,1 1,7
2002 24,2±1,8 10,0±0,6 2,4 33,2±3,2 19,1±2,2 1,6
Улучшение светового и теплового режимов, активизация метаболической деятельности в результате вырубки части древесного яруса положительно сказались на росте сосны в высоту. За 19 лет после рубок ухода прирост верхушечного побега в отдельные годы увеличивался в 1,2-1,4 раза по сравнению с контролем. Прирост оказался существенным и статистически достоверным (tst 0,95 = 3,2...4,5). За все послерубочные годы суммарный дополнительный прирост верхушечных побегов составил: вблизи осушителей 1,1 м, на удалении 60 м от них 0,8 м.
Длительное произрастание в условиях ограниченного освещения проявилось у сосны в строении кроны. Для оценки состояния кроны нами использован экологический коэффициент (Кэк), определяемый как отношение прироста верхушечного побега к боковым (табл. 2).
Как показали исследования, в изучаемом сосняке рост сосны в высоту значительно опережает рост ветвей и боковых побегов. Однако, из-за перегущенности насаждения, крона становится короткой и узкой, хотя и развивается симметрично, но при этом приобретает близкую к пирамидальной форму. В этих условиях экологический коэффициент деревьев намного выше единицы.
Другим важным диагностическим показателем оценки состояния кроны в целом является форма ее поперечника и протяженность по стволу. Длительное пре-
бывание сосны в перегущенном насаждении в стесненных условиях повлекло за собой поднятие кроны по стволу. Крона стала более фитонасыщенной на ограниченном пространстве по сравнению с деревьями, растущими в разреженном древостое (табл. 3).
Таблица 3. Форма кроны сосны в 52-летнем сосняке кустарничково-сфагновом
Показатели формы кроны
Расстояние до осушителя, м протяженность по стволу, м поперечник, м отношение поперечника к высоте кроны
контроль опыт контроль опыт контроль опыт
10-20 4,3±0,07 5,7±0,06 1,5±0,01 2,0±0,02 0,35 0,35
50-60 2,4±0,02 3,3±0,02 0,8±0,01 1,0±0,01 0,33 0,31
Как видно из таблицы 3, в ненарушенном древостое поперечник кроны у сосны менее вытянут в горизонтальном направлении за счет менее активного роста боковых побегов по сравнению с верхушечным. Крона более приближена к пирамидальной форме. Такое состояние кроны негативно отражается на ее функциональной деятельности и, прежде всего, на интенсивности фотосинтеза, поскольку внутренние побеги перекрываются периферийными побегами и ветвями и изолируют их от света.
Улучшение светового и теплового режимов в результате вырубки части древостоя привело к трансформации кроны в сторону ее улучшения. Прежде всего изменился экологический коэффициент кроны в результате ускоренного роста боковых побегов. У большинства деревьев экологический коэффициент кроны стал ниже по сравнению с контролем. Крона из пирамидальной стала более походить на конусообразную форму. Однако отношение поперечника кроны к ее высоте у деревьев сохранилось на уровне контроля. Через 19 лет после рубок ухода протяженность кроны по стволу у сосны на разреженном участке увеличилась в 1,3 раза, а поперечник возрос на 25 %.
В целом экологическое значение позитивных изменений в кроне, происходящих у сосны после проведения в сосновом насаждении лесохозяйственных мероприятий, состоит, прежде всего, в улучшении микроклиматических условий, связанных с увеличением проникновения под полог солнечной радиации и осадков. Это влечет за собой улучшение температурного режима почвы и воздуха и влаго-запасов в почве, улучшения условий для функционирования корневой системы и ассимиляционного аппарата сосны и подпологовых растений.
Морфологическая характеристика побегов может служить критерием оценки жизненного состояния древесного растения. Условия светового режима, оказывая влияние на различные стороны обмена веществ растений, определенным образом влияют и на их морфоструктуру. Анализ имеющегося у нас материала (табл. 4) показал, что после рубок ухода у сосны в соответствии с изменившимся световым режимом изменяется величина главных и боковых побегов, количество и масса на них хвои. Наибольшая масса хвои на побегах деревьев накапливается в разреженном участке насаждения (табл. 4). В этих условиях масса хвои на каждом побеге в среднем увеличена на 37 %.
Таблица 4. Биометрические показатели побегов и хвои сосны в 52-летнем сосняке и их изменение под влиянием рубок ухода
Контроль Рубки ухода
Наименование возраст побегов, лет
1 2 3 1 2 3
Масса хвои, г/побег 0,92±0,02 0,61±0,01 0,82±0,02 1,48±0,09 1,27±0,06 1,62±0,09
Масса побега, г 0,11±0,01 0,10±0,01 0,18±0,01 0,28±0,02 0,26±0,01 0,40±0,03
Длина побега, см 3,70±0,01 3,22±0,02 4,10±0,03 5,95±0,03 5,20±0,04 7,35±0,04
Длина 10 хвоин, см 39,0±0,21 27,5±0,14 31,0±0,16 43,2±0,18 33,5±0,17 35,0±0,11
Масса 10пар хвоин, мг 0,23±0,04 0,15±0,01 0,18±0,02 0,25±0,04 0,17±0,01 0,21±0,06
Количество пар хвоинок: на побеге, шт. на 1 см побега, шт. 40 10,8 47 14,6 46 11,2 59 9,9 75 14,4 77 10,5
Длительное пребывание в условиях повышенной освещенности влечет за собой также увеличение длины и массы хвои на них. В разреженном древостое у сосны на побегах содержится от 1,5 до 1,62 г хвои или в 1,5 раза больше, чем в условиях слабого освещения.
Известно, что длина хвои, как и размер листьев, являются важным диагностическим признаком вида, критерием оценки условий местопроизрастания, успешности роста его. Измерения биометрических показателей хвои, взятой с однолетних побегов деревьев сосны, показало, что под влиянием разных световых условий они также существенно изменяются. Наибольшая длина 10 штук хвоинок (33,043,2 см) отмечена у сосны в разреженном насаждении. В этих условиях на побегах содержится и самое большое количество хвоинок (до 77 шт.). Самая короткая хвоя (2,7-3,9 см) и наименьшее количество хвоинок на побегах (40-47 шт.) у сосны на контрольном участке. На участке с рубками ухода по сравнению с контролем каждая хвоинка на 12...17 % длиннее, но и по массе она на 5-8 % тяжелее. В результате, общая масса хвои на побегах у сосны в насаждении с рубками на 46-53 % выше, особенно у деревьев, растущих вблизи осушителей.
Самая высокая насыщенность побегов хвоей наблюдается в естественном насаждении. Здесь на каждом сантиметре побегов содержится от 11 до 15 парных хвоинок. На участке с рубками ухода на 1 см побега имеется не более 14 штук парных хвоинок.
Масса одной хвоинки как и ее длина у сосны изменяется в соответствии с условиями местопроизрастания и возрастом. В наших условиях у сосны самая тяжелая оказалась молодая хвоя, причем наиболее тяжелая у сосны в разреженном насаждении.
Рубки ухода в сосновых насаждениях на осушенных землях, улучшая световые условия для сосны, положительно отражаются также на морфоструктуре побегов. Под их влиянием увеличилась масса и длина побегов, количество и масса хвои на них, длина и масса 10 парных хвоинок. Так, на разреженном участке масса хвои на побегах возросла в 1,6 раза по сравнению с контролем, а количество парных хвоинок почти удвоилось, при этом каждая парная хвоинка стала в 1,-1,3 раза тяжелее. В работах отдельных исследователей [6, 7] указывается, что у хвойных пород каждая единица массы хвои продуцирует две единицы органического вещества (углеводов), одна из которых идет на новообразование хвои, другая распределятся между органами дерева для поддержания жизнедеятельности и на
рост. Следовательно, увеличение ассимилирующей массы на фоне усиленного (в 1,5-2,0 раза) фотосинтеза после проведения рубок ухода, позволяет осветленной сосне в разреженных древостоях больше продуцировать органических веществ, направляя их на формирование объемного ассимиляционного аппарата и усиление ростовых процессов.
В целом анализ роста и формирования осушенных и осветленных сосновых насаждений свидетельствует, что для успешного роста заболоченных сосняков целесообразно своевременное осушение с последующим после начала активного роста разреживанием их путем проведения рубок ухода.
Список литературных источников:
1. Чупров, Н. П. Об экономической значимости древесных и недревесных ресурсов Архангельской области / Н. П. Чупров // Лесной журнал. - 2000. - №2. - С. 123-128. - (Изв. высш. учебн. заведений).
2. Тараканов, А. М. Рост осушаемых лесов и ведение в них хозяйства / А. М. Тараканов. - Архангельск : СевНИИЛХ, 2004. - 228 с.
3. Коновалов, В. Н. Влияние рубок ухода на морфологическое состояние сосновых молодняков на осушаемых землях / В. Н. Коновалов, А. М. Тараканов // Глобальное потепление и леса Поволжья : материалы междунар. науч.- тех. семинара. - Йошкар-Ола, 2001. - С. 82-86.
4. Коновалов, В. Н. Влияние осушения и рубок ухода на обмен веществ молодняков сосны на торфяно-болотных почвах Севера / В. Н. Коновалов, В. В. Пышки-на, Н. В. Неклюдова // Структурно-функциональные особенности биосистем Севера (особи, популяции, сообщества): материалы междунар. конф. (26-30 сент. 2005 г. Петрозаводск). - Петрозаводск : ПетрГУ, 2005. - Ч. 1 (А-Л). - С. 180-185.
5. ОСТ-56-69-83 Площади пробные лесоустроительные. Метод закладки.
6. Станков, В. Д. Распределение органического вещества в различных частях дерева сосны обыкновенной / В. Д. Станков // Лесоведение. - 1990. - №4. -С. 25-33.
7. Феклистов, П. А. Изменение экологических условий и рост северотаежных сосняков после осушения / П. А. Феклистов, В. Н. Евдокимов, В. В. Худяков. - Архангельск : АГТУ, РИО, 1995. - 52 с.
Structure and form of spruce crown in drained spruce stand of shrubbery-sphagnum in different light regime
Zarubina L.V., Can. of Sciences (Agriculture), associate professor of the Forestry Management Chair
e-mail: [email protected]
FSBEI HPE the N.V. Vereshchagin Vologda State Dairy Farming Academy
Abstract: the study of forest cleaning measures effect on the crown structure and form in drained spruce stand left for cultivating in Kholmogorskiy district in the Arkhangelsk region has been done. The methodology is described as well as short characteristics of researching objects are given. The research results describe the changes of crown ecological coefficient, sprouts and needles biometrical rates, spruce height growth in the post-cleaning fall period.
Keywords: draining, increase, crown ecological coefficient, biometrical indicators, cleaning fall.
