Влияние микроэкотопов лесокультурного участка на естественное восстановление ели сибирской

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

К сожалению, большинство насаждений бора сильно расстроено пожарами. Уже при первом лесоустройстве 1929 г. отмечалось, что ими целостность лесных массивов была нарушена до неузнаваемости. Там, где были раньше насаждения, образовались редины с полнотой 0,1-0,2, а чаще - захламленные пустыри. Так, доля редин только за период с 1985 по 1998 г. увеличилась с 3236 до 8081 га. Последнее особенно важно иметь в виду, если учесть, что за тот же период 4834 га редин и прогалин было переведено в категорию пастбищ, то есть в нелесные земли.

Признано, что в условиях степи основным (и даже единственным) методом лесовосстановления является искусственный. Однако в Джабык-Карагайском бору создание лесных культур в силу экстремальных природно-климатических условий не является достаточно успешным. Особенности формирования и хода роста лесных культур в засушливых условиях степной зоны отличаются от таковых в других лесорастительных регионах. Поэтому при наличии лесных массивов, создающих более благоприятную экологическую среду по сравнению с открытыми площадями, уместно в определенных условиях ориентироваться на естественное лесовозобновление.

Наиболее успешно естественное возобновление сосной протекает под пологом леса, в сосновых рединах, в горельниках, на гарях, на межлесных пространствах (заброшенных сельскохозяйственных полях, сенокосах, пастбищах), расположенных среди лесных массивов и при наличии источников семян. На больших гарях и в рединах, расположенных среди безлесных пространств, возобновление протекает очень слабо или

растягивается на длительный период. Общая площадь редин в бору (полнотой до 0,2) около

8,0 тыс. га (6,6 % от общей площади лесного фонда). Во многих рединах присутствует подрост сосны в количестве до 20-25 тыс. шт. на 1 га. Размещение его в основном куртинногрупповое. Куртины и группы приурочены к микропонижениям, где условия увлажнения лучше. Весьма эффективным мероприятием содействия естественному лесовозобновлению является минерализация почвы.

Лесовозобновление гарей часто протекает со сменой пород. Сосну заменяют береза и осина. Лесовозобновление межлесных площадей сосной обеспечивается за счет семян от стен леса, а также отдельно стоящих деревьев или их групп. Подрост формируется в сторону открытых пространств, пользуясь защитной ролью стен леса, фрагментов леса или отдельных деревьев и их групп.

В последние десятилетия Джабык-Ка-рагайский бор быстрыми темпами разрушается. На подавляющей части территории бор представлен расстроенными под влиянием пожаров насаждениями, рединами, пустырями. Остепнению бора способствовал также выпас скота в 1960-1980 гг. Совокупность отмеченных факторов приводит к усилению процессов остепнения территории бора и затруднению естественной демутации сосновых насаждений.

Библиографический список

1. Мазепа, В.С. Использование спектрального представления и линейной фильтрации стационарных последовательностей при анализе цикличности в дендрохронологических рядах / В.С. Мазепа // Дендрохронология и дендроклиматология. - Новосибирск, 1986. - С. 49-68.

ВЛИЯНИЕ МИКРОЭКОТОПОВ ЛЕСОКУЛЬТУРНОГО УЧАСТКА НА ЕСТЕСТВЕННОЕ ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЕЛИ СИБИРСКОЙ

Н.А. ЛУГАНСКИЙ, проф. каф. лесоводства УГЛТУ, д-р с.-х. наук, Г.Г. ТЕРЕХОВ, докторант каф. лесоводства УГЛТУ, канд. с.-х. наук

Многочисленные исследования естественного восстановления коренных пород в темнохвойных лесах выполнены в основном на вырубках, гарях и ветровальных участках. О естественном восстановлении

хвойных пород в лесных культурценозах на территории России имеются лишь отрывочные сведения [1].

Формирование в еловых культурце-нозах за счет самосева ели разновозрастных

40

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2007

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

устойчивых и продуктивных насаждений, обладающих высокими средообразующими функциями, создает предпосылки для сохранения непрерывного лесопользования и исключает проведение повторных экономически затратных лесокультурных мероприятий.

Искусственное лесовосстановление в Свердловской области только за последние 40 лет (1966-2005 гг.) проведено в объеме 1 108,7 тыс. га, в том числе еловые культуры созданы на площади 263,0 тыс. га, за которыми уже в первом десятилетии после создания требуется лесоводственный уход - осветление, а во втором десятилетии - прочистка. Объемы созданных лесных культур постоянно накапливаются, но при низком уровне механизации и высоких трудозатратах на этих видах рубок ухода они проводятся несвоевременно либо с низкой вырубкой запаса мелкотоварной древесины мягколиственных пород.

Выбор изучения естественного восстановления ели сибирской в еловых культурце-нозах в качестве объекта исследования объясняется тем, что этот вопрос является очень важным с точки зрения выявления факторов, влияющих на начальный процесс появления самосева, особенностей распространения и формирования в культурценозах за счет участия сложного разновозрастного древостоя.

Изучение начального этапа естественного восстановления ели сибирской (Picea obovata Ledeb.) выполнено нами в подзоне южной тайги на территории Свердловской области (Починковское лесничество Билим-баевского лесхоза) на опыто-производственном участке 23-летних еловых культур в типе леса ельник травяной.

Участок площадью 6,8 га расположен в нижней половине придолинного склона юго-западной экспозиции. Уклон 3-5о. Почва дерново-слабоподзолистая, суглинистая на элювии осадочных пород.

Изучение естественного восстановления ели проведено в июле и октябре 2006 г. через 7 лет после второго приема рубок ухода (прочистка) на временных пробных площадках (ИИ) размером 20-25 м2 (4 х 5 и 5 х 5 м), которые закладывались в местах с освещенностью поверхности почвы не менее 50 % от полной. Каждая 1111 охватывала в основном

3 варианта микроэкотопа: 1) микропонижения - минерализованные полосы (дно борозд, нарезанных плугом ПКЛ- 70); 2) микроповышения - поверхность пластов (образованы при нарезке борозд); 3) целинную часть - поверхность почвы на вырубке в междурядьях культур без воздействия лесокультурными орудиями (контроль). Четвертым вариантом микроэкотопа на лесокультурном участке являлся органический субстрат (древесный детрит), представленный крупными пнями и порубочными остатками, валежником, который также учитывался, если оказывался на ИИ. Степень разложения органического субстрата оценивалась по В.Я. Частухину и МА. Николаевской (1969).

Всего заложено 78 ИИ, на которых учтено 381 растение ели 1-12-летнего возраста. Лесной опад собирался в пределах ИИ на каждом из первых трех вариантов микроэко-топа на площадках размером 1 м2 в 10-кратной повторности и в лабораторных условиях высушивался до абсолютно сухой массы (при 105° С). Самосев ели подразделялся на три категории: 1) всходы - растения первого и второго года; 2) собственно самосев - растения 3-5-летнего возраста и 3) подрост - растения 6 лет и старше.

Лесокультурная площадь была представлена сплошнолесосечной свежей вырубкой с количеством пней более 600 шт./га и порубочных остатков - 15-20 м3/га. Расчистка площади технологическими полосами не проводилась. Иочва обрабатывалась микропонижениями (бороздами) с помощью плуга ИКЛ-70. Размещение борозд проведено поперек склона через 4,3-5,6 м. Одновременно с нарезкой борозд образовались два прилегающих к борозде пласта. Глубина борозд отличалась большой неравномерностью. Культуры закладывались 4-летними укрупненными сеянцами ели механизированным способом по микропонижениям (в дно борозд). За культурами ели проведено два агротехнических и два лесоводственных ухода. Осветление выполнено коридорным методом в 9-летнем возрасте, прочистка - комбинированным методом в 16-летнем возрасте культур.

Текущая густота деревьев ели в 23летних культурах составила 840-1 060 шт./га

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2007

41

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

(сохранность 31-39 %), средняя высота их - 6,8±0,72 м. В рядах культур имелось много пропусков - отсутствовали деревья ели по микрозападинам по дну минерализованных полос. В таких микрозападинах в весенний период и после летних ливневых дождей застаивается на длительное время вода, а живой напочвенный покров представлен здесь гигрофитным микросообществом растений.

Источником распространения семян ели на лесокультурном участке являются одиночные деревья ели (20-40 шт./га) высотой 13-19 м, сформировавшиеся из крупного елового подроста предварительной генерации и сохранившиеся по междурядьям, а также отдельные культивируемые деревья ели (100-130 шт./га), составляющие первый ярус молодняка и расположенные относительно равномерно по территории участка. После прочистки возросла в культурах численность деревьев ели с генеративными органами в 1,52 раза, и доля их продолжает увеличиваться.

Максимальная степень семеношения на опытно-производственном участке у естественных деревьев и в культурах ели была выражена в 2003 г., когда оценка семеношения по шкале О.Г. Каппера соответствовала в первом случае 3-5 баллам, во втором - 2-3. В последующие годы степень семеношения всех деревьев ели заметно сократилась, уменьшилось и количество деревьев с шишками. Так, в 2005 г. семеношение отмечено у 20 % деревьев естественного происхождения и у 30 % деревьев ели в культурах из первого яруса молодняка. Количество шишек в первом случае было от 22 до 93 шт. на одно дерево, во втором - 4-26. Общее количество еловых шишек на деревьях естественного происхождения и в культурах ели составило более 3 тыс. шт. на 1 га. При этом до 15 % шишек повреждено энтомовре-дителями. В 2006 г. семеношение отмечено лишь у незначительной части деревьев ели как культурного, так и естественного происхождения, а степень семеношения была 1-2 балла.

Естественное возобновление на лесокультурном участке других хвойных пород происходило от стены хвойно-лиственного древостоя, расположенной с южной стороны на удалении 150 м; большая часть мягколиственных пород возобновилась вегетативным путем.

На лесокультурном участке сформировался смешанный елово-лиственный молодняк составом 3Е4Б3Ос с общей численностью деревьев 7,9-11,8 тыс. шт./га. Молодняк по структуре двухъярусный, высота первого яруса 9-12 м, второго - до 9 м. В первом ярусе находились деревья мягколиственных пород и отдельные еловые деревья-лидеры в культурах, во втором - деревья ели в культурах и деревья лиственных пород вторичного порослевого возобновления после рубок ухода. Сомкнутость полога по территории участка была неравномерной. Подлесок редкий.

Под пологом сомкнутого смешанного елово-лиственного молодняка освещенность поверхности почвы была менее 30 % от открытого места. Поверхность почвы по мик-роэкотопам сплошь покрыта плотным слоем опада прошлых лет толщиной 0,5-1 см и свежего опада листьев осины, березы, ивы, рябины, что увеличивало общую толщину его до

1,5 см. Травяной покров ограничен 3-4 видами, состояние их подавленное. Встречаемость елового самосева и подроста под пологом на лесокультурном участке крайне редкая, численность его ничтожна - 30-130 шт. на 1 га, в том числе по микропонижениям отмечено

6-20 шт./га, по микроповышениям - 10-30, на целине - 30-80 и на органическом субстрате - 10-30 шт. на 1 га. Состояние растений ели угнетенное, тип хвои у них теневой, формируется зонтикообразная форма кроны. Высота 12-летнего подроста ели на целине не превышала 29 см, по микроповышению

10-летнего подроста - 28 см, по микропонижению 6-летнего - 16 см. Всходов текущего года по всем вариантам микроэкотопов было очень мало, а появившиеся покрыты опадом листьев осины, березы, ивы. Возрастная последовательность у самосева и подроста нарушена (не отмечены растения 4, 7, 8 и 9-летнего возраста).

Среди полога елово-лиственного молодняка после второго приема рубок ухода сохранилось большое количество «окон» размером 15-80 м2, а общая площадь открытых мест, где порослевое повторное возобновление лиственных пород отсутствовало либо слабо выражено, достигала 35 % территории участка.

42

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2007

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

Таблица 1

Характеристика микроэкотопов на лесокультурном участке

Показатель Микропонижения

Под пологом смешанного молодняка

Площадь, м2 910 650 4940

на 1 га/ % 14 10 76

Толщина опада, см 1-1,5 1-1,5 1-1,5

Масса опада, г/м2 20-66 20-98 22-110

Мощность гумифицирован- 0,3-0,9 1-1,5 5,0

ного слоя подстилки, см

Открытое место

Площадь, м2 490 350 2660

на 1 га/ % 14 10 76

Толщина опада, см 1-2 1,5-2 2-2,5

Масса опада, г/м2 22-39 20-51 63-309

Мощность гумифицирован- 0,4-0,9 1,5-2,5 2,5-4,5

ного слоя подстилки, см

Общая площадь микроэкотопов на открытом месте была в 1,9 раза меньше, чем под пологом (табл. 1). Масса опада по микропонижениям и по микроповышениям была больше под пологом. Остальные показатели микроэкотопов (плотность почвы и мощность гумифицированного слоя подстилки) различий почти не имели.

Изучение микроэкотопов показало, что вдоль поверхности минерализованных полос через 24 года сохранились микрозападины глубиной 12-14 см и длиной от 1 до 3 м в количестве 60-130 шт. с общей протяженностью около 160 м на 1 пог. км полосы. Глубина минерализованных полос в местах елового самосева была 6,9±0,58 (4,5-8,5) см, ширина - 67,8±4,99 см.

Борозды имели дугообразное искривление и слабовыраженный уклон по дну, из-за чего водный сток осуществлялся по нижней части минерализованной полосы, при этом смывалась некоторая часть мелкого опада, в том числе и семена ели.

В летний период на открытых местах по всем вариантам микроэкотопов, за исключением органического субстрата, обильно развивался живой напочвенный покров: по дну микропонижений - разнотравно-злаковая растительность, по микроповышениям - злаково-разнотравная и на целине - злаковая растительность. Осенью по дну микропо-ниженией поверхность почвы покрыта рых-

лым слоем свежего опада толщиной до 2 см (табл. 1), состоящего в основном из надземных органов травостоя и листьев.

Полуразложившийся опад прошлых лет состоял из стеблей злаковых видов. В результате многолетнего разложения опада образовался гумифицированный слой подстилки толщиной 0,4-0,9 см. Микроповышения (пласты) представлены некоторой неравномерностью: напротив тех мест, где по дну минерализованных полос отмечены микрозападины (более глубокое снятие почвы), они были толще и шире, а в местах со слабой степенью минерализации почвы - тоньше и уже. Однако средние величины составили: толщина - 8,1±0,72 см, ширина одного пласта 24,9±0,30 см. Поверхность микроповышений покрыта свежим и старым опадом; величина, состояние и структура его почти не отличались от опада по дну минерализованных полос, лишь масса опада здесь чуть больше за счет полуразложившегося опада прошлых лет. Мхи развиты очень слабо. Толщина гумифицированного слоя подстилки достигала

1-1,5 см.

На открытых местах поверхность почвы на целинной части участка имела сильное задернение, достигавшее 70-100 % площади «окон». По обилию в составе травяного покрова преобладали злаковые виды: вейник тростниковый (Calamagrostis arundinacea (L.) Roth), мятлик луговой (Poa pratensis L.) и

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2007

43

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

местами пырей ползучий (Elytriqia repens (L.) Nevski). На поверхности почвы имелся более мощный, по сравнению с предыдущими микроэкотопами, опад, состоящий из свежего опада надземной части травостоя и полуразложившегося опада прошлых лет (надземная часть вейника, пырея ползучего, листья осины, ветви, чешуя от шишек и др.). Толщина опада достигала 2,5 см, он был более плотного сложения, а масса его - в 3-6 раз больше, чем на минерализованных полосах и по микроповышению.

Органический субстрат, почти сплошь покрытый мхами, на вырубке 25-летней давности имел высоту 10-36 см от поверхности почвы, а общее количество источников с наличием елового самосева составляло 26-86 шт. на 1 га. Все пни лиственных пород, а также пни хвойных пород диаметром до 35 см и порубочные остатки диаметром (в срединной части) до 20 см достигли 5 класса разложения, более крупные пни, порубочные остатки и валежник хвойных пород - 4 класса разложения, лиственных пород - 5 класса.

Общая площадь, занятая каждым микроэкотопом в расчете на 1 га, на открытом месте была в 1,9 раза меньше, чем под пологом сомкнутого молодняка (табл. 1), а в пределах открытых мест площадь микроповышений была в 1,4 раза меньше микропонижений и в 7,6 раза, чем целина (контроль). Органический субстрат, имевший растение ели, занимал всего лишь 19-39 м2/га, а общая площадь на участке - 40-80 м2/га.

Изучение естественного возобновления ели показало, что еловый самосев по открытым местам лесокультурного участка расположен крайне неравномерно, в основном одиночными растениями и очень редко по 2-3 шт. вместе. Максимальное количество однолетних всходов ели было (табл. 2) по микропонижениям, чаще в местах со слабой степенью зарастания травянистой растительностью, где опада мало, а состояние его рыхлое, но с присутствием мхов в напочвенном покрове. Несмотря на большое количество всходов ели по микропонижению, количество елового самосева 3-5-летнего возраста здесь минимальное по сравнению с микроповышением и целинной частью; при этом сохранив-

шийся самосев ели приурочен в основном к средней части и верхнему краю минерализованной полосы, накопление его продолжается. Внутри микрозападин среди гигрофитных растений всходы ели и самосев отсутствовали; по верхней кромке микрозападин встречались как всходы, так и 3-5-летний самосев ели. Вдоль откоса нижней стороны минерализованной полосы (в местах стока воды) всходы текущего года отмечены единично, а самосева ели не было, что указывает на их гибель в осенний или весенний периоды от вымокания, выжимания почвы.

Возрастная структура елового самосева свидетельствует о том, что по микропонижениям он стал сохраняться в последние 5 лет, а общее количество сохранившегося елового самосева и подроста на единицу площади здесь было в 4 раза меньше, чем по микроповышению, и в 1,4 раза меньше, чем на контроле. По микропонижению у подроста зафиксирован максимальный возраст 6 лет, по микроповышениям и на целинной части он более старшего возраста (9 и 12 лет).

Появление елового самосева на целинной части открытого места наиболее выражено было в начальный послерубочный период (4 года), в последние 3 года доля самосева уменьшилась до 6 % от общего количества растений, а всходов - до 4 %. В то же время на долю самосева и подроста приходится 92 %. Это является следствием того, что после инсоляции подпологового опада, состоявшего в основном из листьев, произошло быстрое его разложение, а вновь появившийся опад в большей степени из травянистой растительности в течение первых нескольких лет был незначительным и имел рыхлое состояние, что способствовало проникновению семян ели к минеральным почвенным горизонтам и успешному укоренению появившихся всходов. С увеличением толщины опада и его плотности, а также с усилением степени задернения злаковыми видами поверхности почвы открытых мест вероятность появления всходов на контроле снизилась.

Больше всего растений ели на единицу площади представлено по микроповышениям (табл. 2), несмотря на меньшую долю по площади их на лесокультурном участке.

44

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2007

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

Таблица 2

Характеристика естественного возобновления ели по микроэкотопам на открытом месте

Микро экотопы Общее коли-

Показатель Микропониже- Микроповыше- Контроль (це- Органический чество расте-

ния ния линная часть) субстрат ний, шт./га

Встречаемость на ПП, % 26 18 36 20 -

Количество растений ели, 50 90 190 62 392

шт./ % 100 100 100 100 100

Возрастная структура

растений ели, шт./ %: 23 14 8 10 55

1-летние всходы 46 16 4 16 14

4 10 7 13 34

2-летние всходы 8 11 4 21 9

5 7 11 16 39

3-летний самосев

10 8 6 25 10

9 21 31 7 69

4-летний самосев

18 24 16 11 18

8 21 30 59

5-летний самосев —

16 24 16 15

1 6 21 6 34

6-летний подрост 2 7 11 10 9

6 33 39

7-летний подрост - 7 17 - 10

8-летний подрост и - 4 49 10 63

старше, 3 26 17 15

в том числе самосев и 23 65 175 40 303

подрост 46 73 89 63 77

Густота самосева и под- 4,7 18,9 6,4

роста, шт. на 100 м2

Максимальное количество самосева отмечено на 3 и 4 год после прочистки, в тот период, когда плотный подпологовый опад разложился, а следующий еще не сформировался. По микроповышениям лучше, чем в других микроэкотопах, происходит постепенное накопление елового самосева и подроста.

В появлении елового самосева на органическом субстрате (древесном детрите) какой-либо закономерности не обнаружено, он имелся как на открытых местах, так и под пологом смешанного хвойно-лиственного молодняка, но не на каждом пне или валежнике. Чаще его присутствие приурочено к хорошо разложившимся (5 класс) крупным березовым пням, стволам брошенных деревьев и валежника, покрытых мхами. На одном пне встречалось до 3 шт., на стволах - до 6 шт. разновозрастного елового самосева, а общая численность 1-7-летних растений - около 20-80 шт./га. Последовательности в возрастной структуре самосева ели на конкретном виде органического субстрата не отмечено,

появление его определялось прежде всего количеством источников семян и степенью се-меношения деревьев ели.

Из других хвойных пород на всех 1111 отмечено всего 3 экземпляра самосева лиственницы сибирской, 7 экз. сосны обыкновенной (возрастом 3-7 лет), 11 экз. пихты сибирской (высотой 7-21 см), которые возобновились на целинной части участка и единично - по микроповышению (1 экз. пихты) и микропонижению (1 экз. пихты и 2 экз. сосны).

Наличие подроста ели старше 8 лет указывает на то, что начальный процесс появления его был связан с первым приемом рубок ухода - осветление вдоль рядов культур ели коридорным методом на небольшую ширину (до 2 м), но сформировавшийся по междурядьям культур плотный полог лиственных пород с большим количеством деревьев, ежегодно дающих обильный опад листьев, а также малое количество естественных деревьев ели - обсеменителей, не смогли развить этот процесс. Второй прием рубок ухода - прочис-

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2007

45