CC BY
42
УДК 630.181.65 О.Н. Тюкавина, Е.В. Майорова, А.Л. Федяев
ТРАНСФОРМАЦИЯ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ИЗБЫТОЧНО УВЛАЖНЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ ЛЕСОПАРКА ЯГРЫ
ПРИ АНТРОПОГЕННОМ ВОЗДЕЙСТВИИ
В статье рассматриваются вопросы, связанные со строительством дорог на избыточно увлажненных лесопокрытых землях. По мнению авторов, такая ситуация приводит к изменению внутригрун-тового стока, в результате которого формируются три различных фитоценоза. Индикаторами изменений для условий произрастания выступают процент живых деревьев и напочвенный покров.
Ключевые слова: сосняк кустарничково-сфагновый, уровень грунтовых вод, хвоя, напочвенный покров.
O.N. Tyukavina, E.V. Maiorova, A.L. Fedyaev
PLANT TRANSFORMATION ON THE OVERMOISTENED LANDS IN «YAGRA» FOREST- PARK IN THE PROCESS OF ANTHROPOGENIC IMPACT
The issues connected with road construction on the overmoistened forest-park lands is considered in the article. According to the authors’ point of view, such situation leads to a groundwater flow change in the result of which three various phytocenoses are formed. Change indicators for growth conditions are live tree percent and ground cover.
Key words: fruticulose -sphagnous pine forest, ground water level, needle, ground cover.
Ягринский лесопарк входит в состав зеленой зоны г. Северодвинска, расположен в средней части острова Ягры между Двинским заливом Белого моря и р. Ягоркой. Рельеф лесопарка - плоская заболоченная равнина. В лесопарке основными почвообразующими породами являются моренные тяжелые суглинки. Слабая водопроницаемость моренного суглинка откладывает отпечаток на ход почвообразовательного процесса и при отсутствии стока способствует заболачиванию территории. Характерной чертой ландшафта является наличие 4-х невысоких узких и плоских песчаных гряд (нерунгов) и понижений между ними (маршей), протянувшихся вдоль острова параллельно берегу Двинского рукава. В понижениях между грядами, где групповые воды близко выходят к поверхности и создают избыточное слабопроточное увлажнение, формируются торфяные или торфяно-подзолисто-глеевые почвы. Торфяная почва разделяется на верхний (деятельный) и нижний (инертный) горизонты, различающиеся по водно-физическим свойствам. Высокая водо-проводимость деятельного слоя обуславливает его особую роль во всех гидрологических процессах. Поэтому нарушение стока в данных условиях способствует переходу лесопокрытой площади в болото.
Цель исследований. Изучение трансформации растительности избыточно увлажненных земель в результате строительства временной грунтовой дороги.
Задачи исследований:
1. Изучить динамику уровня грунтовых вод на участках с различным гидрологическим режимом.
2. Определить процент живых деревьев в насаждениях.
3. Исследовать трансформацию напочвенного покрова при изменении водного режима почвы.
Методы исследований. Закладка пробных площадей выполнялась с учетом требований [6] и методик [4, 7, 9]. Пробные площади (ПП) закладывались с верхней (ПП № 1-2) и нижней (ПП №3) стороны от временной грунтовой дороги. Описание ботанического состава напочвенного покрова выполняли с учетом рекомендаций Л.Г. Раменского [8]. Представители напочвенного покрова определялись с использованием общепринятых пособий [5, 10-12]. Водный режим почв изучали путем наблюдения за УГВ по методу Вомперского [3].
Результаты исследований и их обсуждение. Объектом исследований являлись сосняки кустарнич-ково-сфагновые, разделенные полотном временной грунтовой дороги. В непосредственной близости от дороги (до 70 м) сформировались три типа болотных участков: сфагновый олиготрофный кочковато-мочажинный с погибшей сосной (ПП №1), сосняк кустарничково-сфагновый олиготрофный кочковато-мочажинный (ПП №2), сосняк кустарничково-сфагновый кочковато-ковровой (ПП №3) (табл.).
Лесорастительные условия и состояние растительности
Но- мер ПП Лесорастительные условия Состояние растительности Описание микро- и мезорельефа, наличие атропо-генного воздействия
Количество живых деревьев Хвоя
Дефолиация, балл Состояние, балл
1 Погибший сосняк куст.-сфагновый. Застойное увлажнение 0 4 6 Кочковатость. Нарушение естественного стока воды полотном временной грунтовой дороги
2 Изреженный сосняк куст.-сфагновый. Избыточное увлажнение 65-85 2 2 Кочковатость. Нарушение естественного стока воды полотном временной грунтовой дороги
3 Сосняк куст.-сфагновый. Слабо-проточное избыточное увлажнение 96-99 0 1 Кочковатость. Естественный уклон 0-4°
Исследованный нами участок до строительства дороги был покрыт однородной растительностью, предположительно имел однородный внутригрунтовый сток и равнозначную динамику уровня грунтовых вод (УГВ). В результате строительства на небольшом участке общей площадью до 0,8 га создался подпор поверхностного и отчасти внутрипочвенного стока, динамика УГВ в течение вегетационного периода изменилась (рис.).
—Пр.№ 1 —а— Пр. № 2 ----Пр. № 3
Динамика УГВ на участках с различным гидрологическим режимом
В период активного развития растительности (июнь-июль) УГВ находился ниже корнеобитаемого слоя в сосняке кустарничково-сфагновом. В изреженном сосняке кустарничково-сфагновом отмечалось небольшое подтопление корневых систем. В погибшем сосняке кустарничково-сфагновом УГВ в течение всего вегетационного периода выше зоны расположения корней древесных растений.
Н.И. Пьявченко [7] указывал, что возможность роста древесной растительности определяется характером сезонной динамики водного режима. Там, где уровень почвенно-грунтовых вод в летние месяцы опускается ниже глубины распространения корневых систем, растет древесная растительность.
В природе всё происходит постепенно, через ряд промежуточных стадий, отражающих накопление количественных изменений во взаимодействии между компонентами биогеоценоза. В условиях избыточной влажности и плохой аэрации деревья приспосабливаются, формируя сильно разветвленные поверхностные корневые системы. При резком изменении условий деревья не успевают адаптироваться, происходит отмирание активных корней и как следствие отмирание хвои. На отмирание корней при подтоплении указывается рядом авторов [1, 2, 7].
Следовательно, резкое повышение уровня грунтовых вод, вызванное постройкой временной грунтовой дороги, привело к усыханию сосны. Подтопление корневой системы в изреженном сосняке кустарничко-во-сфагновом вызвало сокращение количества живых деревьев на 23 % и увеличение дефолиации хвои на 2 балла по сравнению с сосной с низовой стороной от дороги. Таким образом, нарушение естественного стока воды привело к ослаблению, а при затоплении к отмиранию деревьев.
Изменение водного режима почвы отразилось и на характере напочвенного покрова. Сформировались разные типы растительных сообществ. На сфагновом олиготрофном кочковато-мочажинном болотном участке с погибшей сосной (ПП №1) сформировалась растительность, типичная для верхового болота с преобладанием на кочках пушицы (Eriophorum vaginatum L.), подбела (Andromeda polifolia L.), голубики (Vacci-nium uliginosum L.), клюквы болотной (Oxycoccus quadripetalus Gilib.), клюквы мелкоплодной (Oxycoccus microcarpus Turcz.), сфагнума узколистного (Sphagnum angustifolium C.Jens.). Политрихум сжатый встречается здесь пятнами (Polytrichum strictum Sm.). В травяно-кустарничковом ярусе доминирует пушица (Eriophorum vaginatum L.), а в мохово-лишайниковом сфагнум узколистный (Sphagnum angustifolium C.Jens.). В олиго-трофных мочажинах растут шейхцерия (Scheuchzeria palustris L.), осока топяная (Carex limosa L.), осока взу-датая (Carex rostrata L.), сфагнум обманчивый (Sphagnum fallax Klinggr.), сфагнум балтийский (Sphagnum balticum C.Jens.), сфагнум Линдберга (Sphagnum Lindbergii Schimp.).
В изреженном сосняке кустарничково-сфагновом сохраняется микрорельеф. Здесь отмечаются кочко-вато-мочажинные комплексы с олиготрофной растительностью. На кочках в травяно-кустраничковом ярусе доминируют кустарнички: подбел (Andromeda polifolia L.), голубик (Vaccinium uliginosum L.), клюква болотная (Oxycoccus quadripetalus Gilib.). Здесь появляется по сравнению с первой пробной площадью вереск обыкновенный (Calluna vulgaris L.), который хоть и свойственен для Прибеломорских болот, указывает на благополучный аэрационный режим кочки. На кочках много пушицы (Eriophorum vaginatum L.). Из мхов на микроповышениях преобладает типичный для подобных местообитаний сфагнум бурый (Sphagnum fuscum Klinggr.), может встречаться сфагнум лесной (Sphagnum nemoreum Scop.). Политрихум cжатый встречается пятнами (Polytrichum strictum Sm.). В мочажинах растут осока топяная (Carex limosa L.), осока волосистоплодная (Carex lasiocarpa Ehrh.), сфагнум балтийский (Sphagnum balticum C. Jens.), сфагнум Линдберга (Sphagnum Lind-bergii Schimp.).
Для сосняка кустарничково-сфагнового (ПП №3) характерен кочковато-ковровой микрорельеф. Здесь достаточно много пушицы (Eriophorum vaginatum L.), которая характерна для сосняков кустарничково-сфагновых сильно обводненных, что подчеркивает относительно большое проективное покрытие подбела (Andromeda polifolia L.). Встречается осока волосистоплодная (Carex lasiocarpa Ehrh.). Шикша (Empetrum nigrum L.), вереск (Calluna vulgaris L.), морошка (Rubus chamaemorus L.) и даже пятна кустистых лишайников (Cladonia sylvatica Hoffm., Cladonia rangiferina Web.) по микроповышениям указывают на типичный сосняк кустарничково-сфагновый. На кочках среди сфагнумов доминирует сфагнум бурый (Sphagnum fuscum Klinggr.). Широко распространены гипновые мхи (Dicranum polysetum Sw., Dicranum Schraderi Wahlenb., Pleu-rosium Schreberi Mitt.). Среди сфагнумов встречаются плагиохила порелловидая (Plagiochila porelloides), дит-рихум изгибостебельный (Ditrichum flexicaule Hampe.). Состояние их угнетенное, что говорит о нетипичности условий произрастания и о переходном этапе сукцессионного процесса. Сплошной моховой ярус образован сфагнумом узколистным (Sphagnum angustifolium C. Jens.), сфагнумом Линдберга (Sphagnum Lindbergii Schimp.), встречается сфагнум большой (Sphagnum majus C. Jens.). В понижениях некоторое распространение имеет аулакомний болотный (Aulacomnium palustre Schwaegr.). Особенностью данного сообщества является совместное произрастание олиготрофной и мезотрофной растительности.
Следовательно, изменение водного стока полотном временной грунтовой дороги привело к формированию трёх различных фитоценозов. На первой пробной площади с верховой стороны от дороги сформировалось верховое болото с характерной для него растительностью и с полным отмиранием сосны. На второй пробной площади отмечается стадия развития болотного процесса с изреживанием сосняка. С низовой стороны от дороги (ПП №3) тип леса - сосняк кустарничково-сфагновый, хотя гидрологический режим слабопроточный, что характеризуется появлением гипновых мхов в мохово-лишайниковом ярусе.
Выводы
1. В непосредственной близости от дороги (до 70 м) сформировались три типа болотных участка: сфагновый олиготрофный кочковато-мочажинный с погибшей сосной (ПП №1), сосняк кустарничково-сфагновый олиготрофный кочковато-мочажинный (ПП №2), сосняк кустарничково-сфагновый кочковатоковровой (ПП№ 3).
2. В результате строительства дороги создался подпор поверхностного и отчасти внутрипочвенного стока. УГВ с низовой стороны от дороги в течение вегетационного периода ниже в среднем на 14 см по сравнению с верховой стороной.
3. В период активного развития растительности (июнь-июль) УГВ находился ниже корнеобитаемого слоя в сосняке кустарничково-сфагновом. В изреженном сосняке кустарничково-сфагновом отмечается небольшое подтопление корневых систем. В погибшем сосняке кустарничково-сфагновом УГВ в течение всего вегетационного периода выше зоны расположения корней древесных растений.
4. Повышение уровня грунтовых вод, вызванное постройкой временной грунтовой дороги, привело к усыханию сосны. Подтопление корневой системы в изреженном сосняке кустарничково-сфагновом вызвало сокращение количества живых деревьев на 23 % и увеличение дефолиации хвои на 2 балла по сравнению с сосной с низовой стороной от дороги.
5. На первой пробной площади с верховой стороны от дороги сформировалось верховое болото с характерной для него растительностью и с полным отмиранием сосны. На второй пробной площади отмечается стадия развития болотного процесса с изреживанием сосняка. С низовой стороны от дороги (ПП №3) тип леса - сосняк кустарничково-сфагновый, хотя гидрологический режим слабопроточный, что определяет совместное произрастание олиготрофной и мезотрофной растительности.
Литература
1. Бусарова Е.И. Влияние некоторых факторов среды на рост ели и сосны в заболоченных типах леса II Лесное хозяйство. - 19б1. - № 5.
2. Веретенников А.В. Метаболизм древесных растений в условиях корневой аноксии. - Воронеж, 1985.
- 151 с.
3. Вомnеpский С.Э. Биологические основы эффективности лесоосушения. - М.: Наука, 1968. - 308 с.
4. Гусев И.И., Калинин В.И. Лесная таксация: учеб. пособие. - Л.: ЛТА, 1988. - 61 с.
б. Домбровская А.В., Шляков Р.Н. Лишайники и мхи Севера европейской части СССР: краткий определи-
тель. - Л.: Наука, 1967. - 182 с.
6. ОСТ 56-б9-83. Площади пробные лесоустроительные. Метод закладки. - М.: ЦБНТИ Гослесхоза СССР, 1984. - 60 с.
7. Пьявченко Н.И. Лесное болотоведение. - М., 1963. - 192 с.
B. Раменский Л.Г. Учет и описание растительности на основе проектного метода. - М.: ВАСХНИЛ, 1937.
- 100 с.
9. Сукачев В.Н., Зонн С.В. Методические указания к изучению типов леса. - М., 1961.
10. Флора европейской части СССР. Т. 2. Покрытосеменные: ятрышниковые, ситниковые, осоковые, ком-мелиновые. - Л.: Наука, 1976. - 236 с.
11. Флора европейской части СССР. Т. 3. Двудольные. - Л.: Наука, 1978. - 258 с.
12. Флора европейской части СССР. Т. 4. Покрытосеменные двудольные, однодольные. - Л.: Наука, 1979.
- 355 с.
