CC BY
71
--Аграрный вестник Урала № 10 (89), 2011 ^
____________________Лесное хозяйство
УДК 630*235.42:582.475.4
ВЛИЯНИЕ ВОЗРАСТА ДРЕВОСТОЯ НА ИЗМЕНЕНИЕ ЖИВОГО НАПОЧВЕННОГО ПОКРОВА
А. А. МАЛЕНКО, кандидат сельскохозяйственных наук, заведующий кафедрой лесного хозяйства,
А. А. МАЛИНОВСКИХ, 656099, г. Барнаул,
чч» ч . ^ niir Красноармейский проспект, д. 98;
кандидат биологических наук, доцент, Алтайский ГАУ e-mail: [email protected]
Аннотация. В статье изложены материалы исследований о влиянии возраста древостоя сосновых культур ленточных боров Алтайского края на живой напочвенный покров. Установлено, что с увеличением возраста древостоя происходит обеднение видового состава и структуры, вплоть до развития мертвого покрова. Ключевые слова: сосна обыкновенная, лесные культуры, возраст древостоя, живой напочвенный покров, виды растений.
Живой напочвенный покров — одна из составных частей любой лесной экосистемы. Он оказывает существенное влияние на течение многих биоценотических и сукцессионных процессов. Знание закономерностей его формирования и развития, особенно в культурцено-зах, важно для теории и практики лесоводства. В этой связи необходимо проводить постоянный мониторинг состояния биологического разнообразия на конкретных природных объектах и долгосрочные исследования для поддержании устойчивости и продуктивности экосистем.
Большинство специалистов в области охраны природы считают, что создание лесных культур приводит, как правило, к снижению видового разнообразия подпо-логовой растительности и выпадению из состава ассоциаций редких видов флоры, занесенных в Красную книгу. Вместе с тем, ряд исследователей [1, 2, 3] указывают на ошибочность подобного суждения или, по крайней мере, его справедливость по отношению лишь к некоторым частным случаям. Вопрос, таким образом, далек от окончательного решения. По-прежнему ощущается острый недостаток экспериментальных данных, особенно полученных на основе длительных наблюдений на специальных опытных объектах. Крайне скудны сведения о влиянии на формирование структуры живого напочвенного покрова исходной густоты лесных культур, способов их создания и режимов выращивания применительно к различным лесорастительным условиям. Актуальность данной работы определяется необходимостью усовершенствования существующих технологий лесовосстановления и лесовыращивания в свете проблемы сохранения биологического разнообразия.
Объекты и методика исследований.
Исследования проведены в искусственных насаждениях сосны, созданных в начале XX в. и являющихся наиболее старыми посадками в ленточных борах Западной Сибири. Посадки расположены в умеренно-засушливой степи и колочной степи, характеризующихся неустойчивым увлажнением с годовым количеством осадков 450-500 мм (северо-восточное окончание Касмалинской боровой ленты (ПП-1), и в Алеусском бору (ПП-2), а также в сухой степи с количеством годовых осадков 230250 мм, охватывающей южную часть Локтевской боровой ленты (боры Семипалатинского Прииртышья, ПП-3).
Abstract. The article presents research papers on the impact of stand age pine crops hog belt of the Altai Territory in the living ground cover. Found that with increasing age of the stand is an impoverishment of species composition and structure, until the development of the Dead cover.
Keywords: scots pine, forest plantations, forest stand age, living ground cover, plant species.
На пробных площадях стандартными геоботаниче-скими методами производился учет и описания состояний растительного покрова [4, 5]. Учетные площадки (размером 1 м2) в количестве 20 штук закладывались по трансекте, проходившей по основным элементам рельефа. На них подсчитывалось количество видов растений, количество экземпляров, обилие и проективное покрытие. Также отмечались наличие кустарников, их видовой состав, средняя высота по видам растений. Геоботаническими описаниями (на площадках 100 м2) также охвачены все элементы рельефа.
Всего было сделано 20 геоботанических описаний и 80 учетных площадок. Результаты обработаны стандартными математическими методами [6, 7].
Результаты исследований.
Культуры (ПП-1) были заложены в пристепной части боровой ленты вблизи с. Павловска, на поляне, образовавшейся после пожара 1901 г., которая вначале была под сельхозпользованием, а затем заброшена. Тип леса — бор травяной в комплексе с бором-зеленомошником [8]. Рельеф почти ровный, грунтовая вода залегает на глубине 6-7 м. Почва — глубокогумусированная черноземовидная супесь обработана весной 1911 г. плужными бороздами через 1 м при ширине борозд 30-40 см и площадками размером 0,5 * 0,5 м, с размещением 1,5 * 0,7 м. Посадка проведена 2-летними сеянцами под сажальный кол. Культуры подверглись травле скотом, что вызвало изреженность и кривизну стволов.
В возрасте 23 года (1933) культуры имели 5100 стволов на 1 га при средней полноте 0,5; под их пологом развивался очень густой травяной покров, основной фон которого составлял касатик сибирский, способный образовывать сплошное задернение. Из других компонентов в напочвенном покрове участвовали: тимьян обыкновенный, клубника лесная, тысячелистник обыкновенный [8].
Л. Н. Грибанов [9] также констатировал сильную задерненность почвы под посадками в молодом возрасте, причем травянистая растительность на 80 % была представлена ирисом русским, касатиком (Iris ruthen^a Ker Gawl.), на 10 % — богородской травой (Thymus marschallianus Willd.), на 3 % — лабазником обыкновенным (Filipéndula vulgaris L.), на 5% — клубникой (Fragaria viridis (Duch.) West.) и единично другими видами.
«Павловские» культуры в 35-летнем возрасте представляют собой уже среднеполнотное насаждение (0,6-0,7) при густоте 3550 стволов на 1 га. Несмотря на то что культуры уже пережили возраст жердняка, под пологом еще не сложилась лесная обстановка и еще не достигнута сомкнутость крон. Задержка в развитии культур вызвана примитивной обработкой почвы (плужные борозды, лунки), сильной и длительной конкуренцией со стороны травяной растительности в процессе роста культур. По этой причине и в 35-летнем возрасте культур наблюдалось сплошное и мощное задернение почвы, создаваемое преимущественно тем же касатиком русским. Кроме того, в напочвенном покрове также участвовали: мятлик луковичный (Poa bulbosa L.), вейник наземный (Calamagrostis epigeios (L.) Roth), овсяница жестколистная (Festuca sclerophylla Boiss. ex Bisch.), осока ранняя или Шребера (Carex praecox Schreber), коротконожка перистая (Brachypodium pinnatum (L.) Beauv.), клубника лесная (Fragaria vesca L.), тысячелистник обыкновенный (Achillea millefolium L.), вероника колосистая (Veronica spicata L.), василистник малый (Thalictrum minus L.) и др.
В 47-летнем возрасте культуры (1957 г.) при густоте 2060 деревьев на 1 га сформировали среднеполнотное (0,7) насаждение, что способствовало значительному вытеснению травянистой растительности. Проективное покрытие почвы по сплошному фону из подстилки определялось в 0,3-0,4, при очень ограниченном видовом составе, в котором преобладали чистотел большой (Chelidonium majus L.), клубника лесная (Fragaria vesca L.) и тысячелистник обыкновенный (Achillea millefolium L.). К окнам в древостое приурочены группировки вейника обыкновенного (Calamagrostis epigeios (L.) Roth) и пырея ползучего (Elytrigia repens (L.) Nevski). На слабовыпуклых местах развился покров из зеленых мхов [10].
По нашим данным, в 98-летнем возрасте часть культур, созданных по бороздам, имела густоту 740 шт./га, полноту 0,8, их рост проходил по I классу бонитета. Полнота неравномерная. На открытых площадях большие заросли образует малина (Rubus idaeus L.). Под пологом среднеполнотной части древостоя (0,5-0,6), ЖНП представлен: коротконожкой перистой (Brachypodium pinnatum (L.) Beauv.), чистотелом (Chelidonium majus L.), клубникой (Fragaria viridis (Duch.) West.), единичными кустами подлеска из клена ясенелистного (Acer negundo L.), спиреи средней (Spiraea media Schmidt). В загущенной части культур (полнота
1,1) ЖНП представлен, главным образом, осокой боль-шехвостной (Carex ericetorum Pollich) (вокруг стволов деревьев), некоторыми видами злаковых и клубники, которые сильно угнетены и слабо развиты.
Часть культур, созданных в площадки, вследствие интенсивной эксплуатации, оказалась более разреженной. В возрасте 98 лет здесь сохранилось 337 деревьев на 1 га, полнота 0,73, класс бонитета I. Из ЖНП повсеместно господствует малина, встречается подлесок и единичный подрост березы.
Культуры сосны (ПП-2) в северной боровой ленте (Алеусский бор) созданы по гари в типе леса сухой бор плосковершинных дюн и грив в комплексе с бором зеле-номошником [8] на площади 18,5 га. Почва супесчаная, слабоподзолистая, маломощная. Верховодка залегает на глубине 3-4 м. Посадка сеянцев произведена
Таблица 1
Встречаемость растений травяно-кустарничкового яруса в
исследуемых культурах сосны, %
Вид растения ПП-1 ПП-2 ПП-3
Brachypodium pinnatum (L.) Beauv. 75 - -
Chelidonium majus L. 45 - -
Carex macroura Meinsh. 30 - -
Thalictrum minus L. 15 - -
Phlomoides tuberosa (L.) Moench 12 - -
Dactylis glomerata L. 10 - -
Rubus saxatilis L. 2 1 -
Filipendula ulmaria (L.) Maxim. 3 - -
Poa pratensis L. 1 - -
Fragaria viridis (Duch.) West. 1 3 -
Urtica dioica L. 4 - -
Tripleurospermum perforatum (Merat) M. Lainz 1 - -
Pulsatilla multifida (Pritz.) Juz. 1 1 -
Vicia sylvatica L. 1 - -
Galium verum L. 1 2 -
Iris ruthenica Ker Gawl. 3 - -
Rubus idaeus L. 5 - -
Calamagrostis epigeios (L.) Roth 5 20 -
Carex ericetorum Pollich - 10 -
Vaccinium vitis-idaea L. - 35 -
Carex supina Willd. ex Wahlenb. - 2 35
Artemisia marschalliana Spreng. - - 20
Dianthus ramosissimus Pall. ex Poir. - - 5
Eremogone saxatilis (L.) Ikonn. - - 3
Festuca beckeri ssp. polesica (Zapal.) Tzvef - - 5
Gypsophila paniculata L. - - 2
Koeleria glauca (Spreng.) DC. - - 1
Veronica spicata L. - - 1
в необработанную почву весной 1915 г. по свежей гари, еще не успевшей зарасти травянистой растительностью. При схеме 1,7—1,8 х 0,7-1,0 м густота посадки составила 7140 шт./га.
В возрасте 43 года культуры имели густоту 5580 шт./га, полноту 0,6, класс бонитета III. Под пологом культур преобладал мертвый напочвенный покров, лишь единично восстанавливаются подушки кладонии, редко встречается вейник наземный (Calamagrostis epigeios ^.) [10].
В 94-летнем возрасте эти культуры имели густоту 1676 шт./га, полноту 1,3, класс бонитета II. ЖНП в этом возрасте беден. На выпуклых формах рельефа он представлен единичными, сильно угнетенными злаками, мертвопокровный. В нижней части пологих склонов, на выровненных площадках и понижениях между ними представлен сплошными зарослями брусники ^асапшт vitis-idaea L.) и пятнами зеленых мхов.
Мы не располагаем начальными данными по ЖНП в культурах сосны пробы-3. Однако посадки были созданы в крайне жестких лесорастительных условиях, соответствующих типу леса, — очень сухие сосняки, которым
свойственна мертвопокровность, и то, что они формировались при значительной густоте в режиме самоизрежи-вания, что резко ограничивает наличие ЖНП под пологом культур [11]. В общем, было все стабильно пусто под пологом до периода 2002 г., когда посадки были повреждены шелкопрядом и на основной части распались. На образовавшихся рединах встречаются: осочка приземистая (Carex supina Willd. ex Wahlenb.), полынь Маршалла (Artemisia marschalliana Spreng.), овсяница Бекера (Festuca beckeri ssp. polesica (Zapal.) Tzvel.). Однако на сохранившейся части культур по-прежнему отмечена мертвопокровность, а имеющийся ЖНП резко ограничен в видовом составе и состоянии.
Последние наши наблюдения показали, что видовой состав обследованных культур (ПП-1, 2, 3) значительно отличается (табл. 1).
Ядро растительного покрова в культурах сосны в условиях травяного бора (ПП-1) составляют три вида: коротконожка перистая (Brachypodium pinnatum (L.) Beauv.), чистотел большой (Chelidonium majus L.) и осока большехвостная (Carex macroura Meinsh.). Остальные виды имеют встречаемость менее 30 %. В Алеусском бору под пологом искусственного сосняка в типе леса сухой бор пологих всхолмлений (ПП-2) преобладают два вида: брусника обыкновенная (Vaccinium vitis-idaea L.) и вейник наземный (Calamagrostis epigeios (L.) Roth). И наконец, в очень жестких лесорастительных условиях, которые складываются на крупных дюнах и грядах, под пологом сосновых культур (ПП-3) преобладают два вида: осочка приземистая (Carex supina Willd. ex Wahlenb.) и полынь Маршалла (Artemisia marschalliana Spreng.).
Параметры видовой структуры подпологовой растительности на обследованных участках представлены в табл. 2.
Различия в составе и структуре ЖНП объясняются как почвенно-грунтовыми условиями, так и влиянием древостоя. Более свежие и гумусированные почвы на
Таблица 2
Параметры видовой структуры подпологовой растительности на пробных площадях
Параметры структуры Значение параметра
ПП-1 ПП-2 ПП-З
Проективное покрытие, % 60 10 5
Видовое богатство 18 8 8
Видовая насыщенность (число видов на 1 м2) 15,8 9,2 5,З
Ярусность (кол-во ярусов в травостое) З 1 -
Средняя высота, см З5 15 12
ПП-1 в сочетании с низкой полнотой и значительной изреженностью благоприятствуют мощному развитию травянистой растительности. Коэффициент флористического сходства Съеренсена-Чекановского (^) между ПП-1 и ПП-2 имеет значение 0,2, а между ПП-2 и ПП-3 —
0,1, что говорит о низкой степени сходства, т. к. пробные площади расположены в разных боровых лентах ленточных боров.
В заключение необходимо отметить, что экологические условия, складывающиеся в исследуемых искусственных насаждениях сосны, изначально отличаются от естественных насаждений. В посадках происходит изменение в сторону ухудшения прежде всего светового и водного режима.
Загущенность культур, перехват кронами деревьев поступления света и влаги, а также накопление многолетней лесной подстилки препятствуют развитию живого напочвенного покрова под пологом посадок. Это содействует наибольшему развитию в посадках сосны и других пород мертвопокровной ассоциации. С увеличением возраста посадки с ее участием получают все большее распространение.
С возрастом в посадках сосны уменьшается число видов и общее проективное покрытие.
Литература
1. Дидух Я. П. Эколого-ценотические особенности поведения некоторых реликтовых и редких видов в свете тео рии оттеснения реликтов // Бот. журн. 1988. Т. 73. № 12. С. 1686-1698.
2. Бурда Р. И. Антропогенная трансформация флоры. Киев : Наукова Думка, 1991. 168 с.
3. Демаков Ю. П., Богданов Г. А. Влияние исходной густоты культур сосны на формирование видовой структуры подпологовой растительности // Растительность и растительные ресурсы Европейского Севера России : материалы Х Перфильевских чтений. Архангельск, 2003. С. 110-114.
4. Понятовская А. А. Учет обилия и характера размещения растений в сообществах // Полевая геоботаника. М. ; Л. : Наука, 1964. Т. 3. С. 209-285.
5. Воронов А. Г. Геоботаника. М. : Высшая школа, 1983. 384 с.
6. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта. М. : Агропромиздат, 1965. 423 с.
7. Грейг-Смит П. Количественная экология растений. М. : Мир, 1967. 360 с.
8. Месоед И. Ю. Основные типы леса и естественное возобновление сосны в средней части зоны ленточных боров // Науч. тр. Лебяжинской зон. ЛОС. 1934. Вып. 1. С. 50-72.
9. Грибанов Л. Н. Степные боры Алтайского края и Казахстана. М. ; Л. : Гослесбумиздат, 1960. 56 с.
10. Смирнов В. Е. Полувековой опыт лесовосстановления в ленточных борах Казахстана и Алтая. Алма-Ата, 1966. 130 с.
11. Малиновских А. А., Маленко А. А., Ртищев С. Я. Состояние живого напочвенного покрова в насаждениях сосны обыкновенной в Прииртышской части ленточных боров // Ботанические исследования Сибири и Казахстана. Барнаул ; Кемерово, 2006. Вып. 12. С. 120-127.
