Оценка жизненного состояния защитных насаждений в условиях степи

УДК 630.232:582.475.2. (571.513) О.П. Ковылина, Н.В. Ковылин

ОЦЕНКА ЖИЗНЕННОГО СОСТОЯНИЯ ЗАЩИТНЫХ НАСАЖДЕНИЙ В УСЛОВИЯХ СТЕПИ

В работе дана оценка жизненного состояния полезащитных и водоохранных насаждений из лиственницы сибирской, определены морфометрические признаки жизненного состояния деревьев, протяженность кроны по стволу деревьев разных категорий жизненного состояния. Проведена оценка распределения деревьев, вступивших в семеношение по категориям состояния.

Ключевые слова: полезащитные и водоохранные насаждения, лиственница сибирская, семеношение.

O.P. Kovilina, N.V. Kovilin ESTIMATION OF THE LIFE STATE OF THE PROTECTIVE FOREST BELTS IN STEPPE CONDITIONS

The estimation of life condition of field- and water- protective sibeiian larch forest belts is given in the article. Morphometric features of the tree life state, length of trees crown of different categories of life conditions are determined. The estimation of trees distribution in seed-bearing period according to the condition categories is conducted.

Key words: field- and water- protective forest belts, siberian larch, seed-bearing period.

Введение. В условиях степи при выращивании защитных насаждений одним из устойчивых и долговечных видов является лиственница сибирская. На начальных этапах развития наблюдается хороший рост древесных видов в условиях сухой степи. С возрастом происходят значительные изменения в структуре насаждения под влиянием совокупности отрицательных факторов. На насаждения действует комплекс абиотических и биотических факторов.

Различные условия произрастания отдельных растений в насаждении оказывают влияние на их рост и развитие. При большей густоте происходит снижение роста и развития насаждений. Изменение водного и минерального питания, снижение площади питания растений особенно сказывается на развитии деревьев в средних рядах насаждений [4]. Многие исследователи считают, что жизненность деревьев влияет на их репродуктивную способность, в то же время по интенсивности семеношения можно судить о жизненном состоянии дерева.

Семеношение деревьев в насаждении зависит не только от индивидуальных наследственных свойств самих деревьев, их семенной и пыльцевой продуктивности [8], но также и от неоднородности условий их роста и развития (онтогенеза), различной вероятностью повреждений генеративных почек и женских шишек весенними заморозками, фенологической репродуктивной совместимостью между собой, от неоднородности положения их в насаждении.

Жизненность деревьев - оценка их жизненного состояния в момент наблюдения, выражаемая морфометрическими признаками роста и развития, обусловленная конкуренцией и взаимодействием между деревьями в развитии сообществ и влиянием среды, мера устойчивости к неблагоприятным условиям. Жизнеспособность - оценка жизненного состояния особей, мера потенциальной устойчивости к неблагоприятным условиям и способность к онтогенетической адаптации. Потенциальный уровень жизнеспособности растений определяется главным образом их генотипом.

Целью работы является оценка жизненного состояния полезащитных и водоохранных насаждений в условиях степи. В задачу исследований входило распределение деревьев разных категорий жизненного состояния по ступеням высоты, изучение протяженности кроны по стволу деревьев разных категорий, расчет

индекса прироста, оценка распределение деревьев, вступивших в стадию семеношения по категориям жизненного состояния.

Объекты и методика исследований. Объектом исследования служили защитные лесные насаждения, созданные в 1987 году. Насаждения созданы на южном малогумусном среднесуглинистом черноземе, предварительно обработанном по системе черного пара. Полезащитные насаждения представлены тремя участками. Первый участок представляет собой четырехрядное насаждение из лиственницы сибирской, созданное посадкой 3-летних саженцев рядовым способом по схеме 4x1,5 м. Второй участок представляет собой четырехрядное лиственничное насаждение, созданное групповым способом по схеме 4x1,5 м, в наветренном и заветренном рядах высажена карагана Бунге. Третий участок создан шахматным способом по схеме 4x5 м. На этих участках доминирующее положение занимают растения-мезофиты (50-65,2 %), на втором месте стоит группа мезоксерофитов (17,4-29,4 %), третье место по числу видов занимает группа ксерофитов (10-19,2 %) [6]. Водоохранные насаждения созданы на южных черноземах. Насаждения четырехрядные, схема посадки 3x0,75 м. Биологический возраст лиственницы сибирской 23-25 лет. На каждой пробной площади измерены биометрические показатели не менее, чем у 100 штук деревьев. На каждом участке учитывалась сохранность деревьев.

Характеристика состояния защитных насаждений определялась в баллах с учетом их роста, развития и жизненного состояния (Алексеев, 1989; Бебия, 2000) [1, 3], протяженность кроны в % (табл. 1). Шкала оценки жизненного состояния деревьев:

1 - здоровое дерево. Нет внешних признаков угнетения, повреждений кроны и ствола. Крона хорошо развитая, симметричная, густая. Мертвые и отмирающие ветви единичны, приурочены к нижней части кроны. Вершина заостренная у интенсивно растущих деревьев или притупленная у спелых. Хвоя зеленого цвета. У деревьев среднего и верхнего ярусов наблюдается семеношение, в нижнем ярусе - редко;

2 - поврежденное (ослабленное). На отдельных ветвях кроны наблюдается уменьшение размеров ассимиляционного аппарата. Крона устремлена вверх, но зачастую несколько асимметрична, сдавлена с одной стороны. Снижение охвоенности на 30%, наличие до 30% усыхающих ветвей, повреждение хвои до 30 %. Густота кроны может быть снижена на 30% за счет преждевременного опадения хвои или в результате из-реживания скелетной части кроны, приводящих к ослаблению жизненности дерева до 30%. У деревьев верхнего яруса наблюдается семеношение, у деревьев среднего яруса - реже;

3 - сильно поврежденное (сильно ослабленное) - угнетение внешне ярко выражено, крона или ствол повреждены, жизненность дерева снижена и достигает 60%, отмирание верхушки кроны, сильное повреждение ассимиляционного аппарата или изреживания скелетной части кроны. Крона зачастую сдавлена с двух и более сторон. Ветвление по главному стволу близко друг к другу, что указывает на слабую интенсивность роста дерева. У деревьев верхнего яруса иногда наблюдается семеношение;

4 - отмирающее дерево - крона разрушена, густота менее 15-20 %, более 70% ветвей, в том числе верхней половины сухие или усыхающие;

5 - сухостойное - дерево усохшее, но продолжающее стоять в древостое [1, 3].

По модельным деревьям рассчитывались также следующие показатели: отношение годичного прироста ствола в высоту (zh) к годичному приросту боковых ветвей ^_в), а также отношение прироста боковых ветвей 1-го порядка (zh_s1) к приросту боковых ветвей 2-го порядка ^1т_в2). Для оценки состояния деревьев использовалась следующая шкала: zh > zl^ - здоровые деревья - 1; zh = zl^ - слабо поврежденные деревья - 2; 0 < zh < zl^ - средне поврежденные деревья - 3; zh = zl^ = 0 - сильно поврежденные деревья - 4. К деревьям, растущим в крайних рядах, предъявляются более жесткие требования, чем к растущим во внутренних рядах насаждения, так как у первых более благоприятные условия для образования и развития ассимиляционного аппарата и образования генеративных органов.

Результаты и обсуждение. По состоянию отдельных деревьев в насаждении и в целом по состоянию искусственного насаждения можно судить об адаптации вида к условиям произрастания. При изучении полезащитных насаждений с разным размещением посадочных мест выявлено, что в рядовых посадках сохранность составила 54,9%, в групповых 78,9%, в шахматных - 55,8% (Ковылина, Ковылин, 2008) [5]. Обследование насаждений показало, что состояние деревьев в насаждении различно в зависимости от размещения в ряду (рис. 1). На состояние деревьев в насаждении также оказывает влияние и размещение посадочных мест, которое является основным фактором при формировании конструкции насаждения.

80

70

60

50

40

30

20

10

0

@ 1 ряд 0 2 ряд В 3 ряд  4 ряд

Категории состояния

100

80

60

40

20

0

И 1 ряд  2 ряд В 3 ряд 5 4 ряд

сйДЬ«°

Категории состояния

70

60

50

40

30

20

10

0

повРе'

с#**0

Л«"лС

3 1 ряд 3 2 ряд 3 3 ряд >4 ряд

Категории состояни

Рис. 1. Распределение деревьев по категориям состояния в зависимости от расположения ряда в насаждении: а - рядовые; б - групповые; в - шахматные

б

а

в

В насаждениях с рядовым размещением посадочных мест наибольшее количество здоровых деревьев отмечено в заветренном ряду (70%), наименьшее - в наветренном ряду. Одним из факторов, влияющих на состояние деревьев в ряду, является ветер. В этой полосе наветренный ряд оказывает наибольшее сопротивление ветровому потоку, что приводит к уменьшению числа здоровых деревьев до 19% и к увеличению числа поврежденных (65%). Внутри насаждения скорость ветра падает до 10%, а с заветренной стороны образуется область максимального затишья. В заветренном ряду число здоровых деревьев увеличивается до 70 %, а число поврежденных сокращается до 30%. Наибольшее число здоровых деревьев в этих насаждениях наблюдается в крайних рядах (70-82 %).

В водоохранных насаждениях наибольшее количество здоровых деревьев наблюдается во внешних рядах и изменяется от 52 до 60%. Во втором ряду уменьшается количество здоровых деревьев до 10%. В третьем ряду количество здоровых деревьев изменяется от 6 до 18% и в среднем составляет 12%, количество сильно угнетенных деревьев изменяется от 32 до 38%, усыхающих от 4 до 16%. Во внешних рядах количество угнетенных деревьев изменяется от 18 до 24%, сильно угнетенных от 6 до 12%, усыхающих - от 6 до 10%. Особенностью данных насаждений является снижение количества здоровых деревьев в средних рядах. Смешение лиственницы сибирской с вязом мелколистным во внешнем заветренном ряду приводит к снижению роста лиственницы и увеличению количества сильно усыхающих деревьев до 44% и усыхающих до 22%. Количество здоровых деревьев в этом ряду уменьшается с 52% до 16%.

Одним из лимитирующих факторов при выращивании древесных видов в условиях степи является наличие доступной влаги. На состояние деревьев во внешних рядах оказывает влияние дополнительное поступление доступной для корней влаги, так увеличение влагообеспеченности повышает количество здоровых деревьев с 52 до 60% (рис. 2). Водоохранные насаждения, расположенные выше по склону и имеющие более низкую влагообеспеченность, имеют и меньшее количество здоровых деревьев (23%), по сравнению с насаждениями, расположенными ниже по склону (34%). Соответственно, в насаждениях, имеющих низкую влагообеспеченность, наблюдается высокое количество сильно угнетенных и усыхающих деревьев -47 %, в то же время при увеличении влагообеспеченности количество сильно угнетенных и усыхающих деревьев снижается до 33%.

б

а

Рис. 2. Категории жизненного состояния защитных насаждений с низкой (а) и средней (б) влагообеспеченностью

Одним из показателей жизненного состояния насаждения может служить отношения прироста деревьев в высоту к приросту боковых побегов, отношение прироста боковых побегов 1-го порядка к приросту боковых побегов 2-го порядка (табл. 1). У лиственницы ветвление моноподиальное, то есть верхушечная почка, развивая побег, увеличивает длину главной оси в течение всей жизни (Паутова, 2002) [9]. По данным И.Д. Аникеевой (1959) и Е.Г. Мининой (1962), главная ось (ствол дерева) с симметричным строением органов, ортотропным ростом ствола дает последовательно боковые побеги первого порядка, от которых отходят побеги второго порядка с такими же морфологическими особенностями [2,7]. Рост побегов низших порядков ветвления вообще значительно интенсивнее, чем у побегов более высоких порядков. Поэтому индекс прироста побегов является показателем роста и развития дерева. В полезащитных насаждениях это соотношение по среднемноголетним данным сохраняется в рядовых и групповых посадках 1:1, в шахматных посадках это соотношение равно 1:1,2. В водоохранных насаждениях с низкой влагообеспеченностью отношение прироста в высоту к приросту боковых побегов в отдельные годы снижается с 1,24 до 0,84, так как эти насаждения испытывают периодические стрессы от недостатка доступной влаги.

Таблица 1

Индекс прироста боковых побегов по годам

Вид насаждения 2005 г. 2006 г. 2007 г. 2008 г.

Полезащитные: рядовые 1,17 0,88 0,94 1,19

групповые 0,96 0,93 1,09 1,12

шахматные 1,27 1,28 1,21 1,13

Водоохранные: низкая влагообеспеченность 1,09 0,94 1,10 1,20

средняя влагообеспеченность 1,09 1,16 1,38 1,40

Зоомелиоративные 1,14 1,29 0,96 1,20

Среднее количество осадков в 2005-2006 годах меньше среднемноголетнего количества осадков за вегетационный период на 10,8-13,0% (по данным метеостанции Шира), что привело к снижению индекса прироста до 0,88.

Важнейшим показателем жизненного состояния деревьев в защитных насаждениях может служить протяженность кроны по стволу. Протяженность кроны в крайних рядах у здоровых деревьев изменяется от 74,4+1,99 до 76,3+1,22%. Деревья, произрастающие во втором и третьем рядах, имеют меньшую протяженность кроны по стволу, чем деревья в крайних рядах (табл. 2). Они находятся в худших условиях освещения,

минерального и водного питания.

Таблица 2

Протяженность кроны по стволу деревьев разных категорий жизненного состояния в четырехрядных насаждениях лиственницы сибирской, %

Категория состояния Протяженность кроны в рядах, %

1-я 2-я 3-я 4-я

Здоровые 60 4 90 50 ^ 70 55 ^ 80 70 н- 85

76,3+1,22 58,0+3,39 65,0+7,64 74,4+1,99

Угнетенные 50 4- 70 40 ч- 60 30 ^ 60 40 4 65

54,2+1,83 48,8+1,54 47,8+1,80 53,9+2,98

Сильно угнетенные 45 ^ 50 20 ^ 50 25 ^ 50 25 4 45

48,6+0,98 38,3+1,92 38,1+1,64 33,9+1,23

Усыхающие 18 ^ 45 20 ч- 40 20 ч- 40 5 4 25

34,3+8,29 30,0+2,04 26,3+3,10 15,9+1,89

У угнетенных деревьев протяженность кроны также больше в крайних рядах и меньше во внутренних. У сильно угнетенных и усыхающих деревьев протяженность кроны меньше всего в заветренном ряду, что объясняется введением в этот ряд вяза мелколистного, который оказывает отрицательное влияние на рост лиственницы сибирской.

Распределение деревьев разных категорий жизненного состояния по ступеням высоты в водоохранных насаждениях представлено в таблице 3.

Таблица 3

Распределение деревьев разных категорий жизненного состояния по ступеням высоты, %

Ступень высоты Всего деревьев Деревья

здоровые угнетенные сильно угнетенные усыхающие

шт. % шт. % шт. % шт. %

2 1 - - - - 1 100 - -

3 4 2 50 - - - - 2 50

4 3 - - 1 33 - - 2 67

5 19 2 11 2 11 5 26 10 53

6 63 9 14 13 21 24 38 17 27

7 143 34 24 50 35 49 34 10 7

8 123 42 34 53 43 23 19 5 4

9 44 24 55 9 20 10 23 1 2

Всего 400 113 28,3 128 32,0 112 28,0 47 11,8

Анализ распределения деревьев по категориям состояния показал, что здоровых и угнетенных деревьев в насаждениях 60,3%, сильно угнетенных и усыхающих - 39,7%. Жизненное состояние дерева в значительной степени зависит от его высоты: более высокие деревья находятся в лучших условиях, чем те, которых они перегнали в росте и начинают угнетать. На пробных площадях преобладают деревья семи- и восьмиметровых ступеней высоты. Наибольшее количество здоровых деревьев отмечено в девятиметровой ступени высоты (55%), наименьшее - в пятиметровой ступени высоты. Все категории состояния деревьев наблюдаются, начиная с 6 м высоты. Наибольшее количество усыхающих деревьев также наблюдается в составе деревьев 6 м высоты, что обусловлено конкурентными факторами.

Проведенное распределение деревьев лиственницы сибирской, вступивших в семеношение по категориям жизненного состояния (табл. 4), показало, что наибольшее число деревьев, на которых учтены генеративные органы, относятся к категориям здоровых и угнетенных (59,1%), наименьшее (40,9%) - к категориям сильно угнетенных и усыхающих.

Таблица 4

Распределение деревьев, вступивших в семеношение по категориям жизненного состояния

Категория состояния Номе р ряда Итого

1-й 2-й 3-й 4 -й

шт. % шт. % шт. % шт. % шт. %

Здоровые 30 61,2 5 10,2 3 6,3 8 26,7 46 26,1

Угнетенные 12 24,5 16 32,7 22 45,8 8 26,7 58 33,0

Сильно угнетенные 5 10,2 20 40,8 15 31,3 11 36,7 51 29,0

Усыхающие 2 4,1 8 16,3 8 16,7 3 10,0 21 11,9

Итого 49 100 49 100 48 100 30 100 176 100

Всего на участках учтено 88% деревьев, вступивших в семеношение, из них наибольшее число деревьев расположено в первом и втором рядах (98%). Размещение деревьев в насаждении определяет степень развития кроны дерева, на деревьях с более развитыми кронами формируется больший урожай. Эти деревья имеют большую протяженность женского генеративного яруса, образуя шишки даже в нижней части кроны.

Выводы. Обследование защитных насаждений разного назначения показало, что они находятся в удовлетворительном состоянии. На общее состояние насаждений влияет комплекс факторов, которые приводят как к изменению жизненного состояния отдельных деревьев в насаждении, так и к изменению состояния насаждения в целом. Полученные данные свидетельствуют о достаточной устойчивости исследуемых насаждений. Однако в защитных насаждениях необходимо проведение лесоводственных рубок ухода 10-30% интенсивности, что приведет к улучшению освещенности, увеличению площади питания одного дерева, снижению уровня конкурентных взаимоотношений и улучшению влагообеспеченности оставшихся деревьев. Главной определяющей причиной усыхания защитных насаждений является неправильное проведение или отсутствие лесоводственных уходов, что способствует формированию загущенных насаждений, произрастающих в обстановке резко выраженной конкуренции. К первичным причинам снижения жизненного состояния деревьев в защитных насаждениях можно отнести скорость и силу ветрового потока, недостаток доступной для корней влаги, периодические засухи и вследствие этого повреждение ослабленных деревьев хвоегрызущими насекомыми, к вторичным причинам можно отнести повреждение стволовыми вредителями и корневой гнилью. В то же время увеличение количества убранных деревьев более 30% может привести к остепнению междурядий, повышению конкуренции между древесной и травянистой растительностью, и впоследствии к ухудшению роста деревьев в защитных насаждениях. Полезащитные и водоохранные насаждения можно использовать для сбора шишек, получения семян и выращивания из них высококачественного посадочного материала для создания защитных насаждений в условиях степи.

Литература

1. Алексеев, В.А. Диагностика жизненного состояния деревьев и древостоев / В.А. Алексеев // Лесоведение. - 1989. - № 4. - С. 51-57.

2. Аникеева, И.Д. О жизненности конуса нарастания у древесных пород в связи с сексуализацией побегов / И.Д. Аникеева, Е.Г. Минина // Ботан. журн. - 1959. - Т.44. - №7. - С. 907-915.

3. Бебия, С.М. Дифференциация деревьев в лесу, их классификация и определение жизненного состояния древостоев / С.М. Бебия // Лесоведение. - 2000. - № 4. - С.35-43.

4. Ерусалимский, В.И. Лесоразведение в степи / В.И. Ерусалимский. - М.:ВНИИЛМ, 2004. - 176 с.

5. Ковылина, О.П. Особенности распределения деревьев лиственницы по диаметру и высоте в защитных насаждениях Хакасии / О.П. Ковылина, Н.В. Ковылин // Вестн. КрасГАУ. - 2008. - № 3. - С.194-198.

6. Ковылина, О.П. Защитное лесоразведение в Ширинской степи / О.П. Ковылина, Н.В. Ковылин, Н.В. Сухен-ко. - Красноярск: Изд-во СибГтУ, 2008. - 168 с.

7. Минина, Е.Г. О жизнедеятельности почек в связи с сексуализацией у лесных древесных растений / Е.Г. Минина // Ботан. журн. 1962. - Т.47. - № 8. - С. 938-944.

8. Некрасова, Т.П. Плодоношение сосны в Западной Сибири / Т.П. Некрасова. - Новосибирск: СО АН СССР, 1960. - 131 с.

9. Паутова, Н.В. Структура кроны лиственницы сибирской / Н.В. Паутова // Лесоведение. - 2002. - № 4. - С. 3-13.

УДК 630.271 Р.И. Лоскутов

РОСТ И РАЗВИТИЕ КУСТАРНИКОВ СИБИРСКОЙ ДЕНДРОФЛОРЫ РОДА SPIRAEA L. - ТАВОЛГА СЕМЕЙСТВА ROSACEAE YUSS. - РОЗОЦВЕТНЫЕ В ДЕНДРАРИИ ИНСТИТУТА ЛЕСА им. В.Н. СУКАЧЕВА СО РАН

Изложены результаты 30-летних наблюдений за ростом и развитием кустарников сибирской дендрофлоры рода Spiraea L. - таволга семейства Rosaceae Yuss. - розоцветные. Представлены характеристики декоративных свойств растений, особенности фенологии, таксационные данные. Предложены рекомендации по способам размножения и типам посадок.

Ключевые слова: род Spiraea L., сибирская дендрофлора, декоративные свойства, способы размножения, типы посадок.

R.I. Loskutov GROWTH AND DEVELOPMENT OF SHRUBS OF SIBERIAN DENDROFLORA OF SPIRAEA L. SORT ROSACEAE YUSS.-ROSE FAMILY MEADOW-SWEET IN ARBORETUM OF THE V.N.SUKACHEV INSTITUTE OF FOREST SB RAS

The observation results of growth and development of siberian dendroflora of Spiraea L. sort shrubs for 30 years are given in the article. The characteristics of ornamental plants, phenology peculiarities, taxational information are given. Recommendations for the reproduction techniques and planting types are suggested.

Key words: Spiraea L. sort, siberian dendroflora, ornamental characteristics, reproduction techniques, planting types.

Большую ценность для зеленого строительства представляют невысокие кустарники рода Spiraea L. -таволга семейства Rosaceae Yuss. - розоцветные. В роде около 90 видов, распространенных в северном полушарии. На территории Азиатской России отмечено 18 видов [1]. Таволги разнообразны по форме и размерам кустов, времени и продолжительности цветения, окраске цветов и форме соцветий. Медоносы. Светолюбивы. Многие виды засухоустойчивы, зимостойки и требовательны к богатству почвы [2].

В настоящем сообщении приводятся данные по росту и развитию некоторых видов кустарников сибирской дендрофлоры рода Spiraea L. - таволга семейства Rosaceae Yuss - розоцветные в Дендрарии Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН.

Характеристика условий дендрария

Дендрарий расположен на высокой (250-260м над ур.м.) террасе левого берега Енисея. Его площадь составляет 15,15 га, в том числе дендрария - 8,5, интродукционного питомника - 6,5 и холодных рассадников - 0,15 га. Климат резко континентальный - с холодной зимой и коротким жарким летом. Дата перехода среднесуточной температуры через 00С отмечена весной 11.04 и осенью - 21.10. Вегетационный период начинается с 30.04, заканчивается 02.10. Продолжительность его 154 дня. Средняя годовая температура воздуха 0,50С. Абсолютный минимум минус 530С, абсолютный максимум плюс 380 С. Первый осенний заморозок отмечен в среднем 20.09, последний весенний - 22.05. Среднее количество осадков - 485 мм. Почва в дендрарии дерново-карбонатная, характеризуется слабой щелочной (близкой к нейтральной по pH солевому) реакцией среды (7,01 ±0,08), невысоким содержанием гумуса (2,55±0,13%). Органическое вещество ми-