Особенности распределения корней Picea obovata на осушенных низинных болотах Среднего Урала

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КОРНЕЙ PICEA OBOVATA НА ОСУШЕННЫХ НИЗИННЫХ БОЛОТАХ СРЕДНЕГО УРАЛА

А.С. ЧИНДЯЕВ, проф. каф. лесных культур и мелиорации УГЛТУ, д-р биол. наук,

А.В. ПОРОШИЛОВ, каф. начертательной геометрии и машиностроит. черчения УГЛТУ

Изучение строения и развития корневых систем основных лесообразующих пород в различных условиях позволяет глубже понять взаимосвязь древесных растений со средой, выяснить, каким путем идет приспособление корней древесных пород к неблагоприятным факторам окружающей среды, оценить их реакцию на изменение условий среды и выработать мероприятия для улучшения роста леса [2, 3, 5].

Как известно, строение корневых систем деревьев в условиях избыточного увлажнения прежде всего определяется дрени-рованностью почв. На слабо дренированных почвах ель формирует поверхностную корневую систему с максимальным проникновением корней до 20-30 см [1]. Длина скелетных корней ели в таких условиях для низинных болот составляет в среднем - 3,4 м с амплитудой колебания значений - 1,0—5,1 м [2].

Наибольшая глубина проникновения корней дает представление о максимальном объеме почвы, доступном древостою. Однако вследствие неравномерной загруженности этого объема почвы степень извлечения пита-

тельных веществ из разных слоев почвы неодинакова, значение того или иного горизонта почвы в питании древостоя пропорционально корненасыщенности этого горизонта почвы, особенно мелкими сосущими корнями [1].

Объекты и методика

Район исследований, в соответствии с лесорастительным районированием Б.П. Колесникова, расположен в Южно-таежном лесорастительном округе Зауральской холмисто-предгорной провинции [4]. Исследования проводились на стационаре «Мостовое», расположенном в 40 км севернее Екатеринбурга.

Болотно-мелиоративный стационар представляет собой осушенное низинное болото. Осушение низинного болота выполнено в 1989 г. сетью открытых каналов с расстоянием между ними 120-160 м. Мощность торфа достигает до 2,5 м. Изучение проводилось в осушенных древостоях с различной степенью осушения, в качестве контроля принят неосушенный участок стационара (табл. 1) [8].

Т а б л и ц а 1

Таксационная характеристика древостоев на пробных площадях

ППП Тип леса Состав Средние Класс Полнота Число стволов, шт./га Запас, м3/га

Д, см Н, м возраста бонитета абс. м2/га отн.

Гидроствор 1

11 И о 5Б3Е2С 21,0 16 VIII V 35,84 1,34 1354 226,7

12 Е -'-'ос-тр 2Е4С4Б 24,4 18 V IV 37,93 1,34 1356 263,1

13 и о 7Е2Б1С 15,7 14 V V 16,15 0,61 647 113,7

12 и о 10Е 15,5 14 V V 8,24 0,45 447 100,8

15 и о 7Е2С1Б 13,5 14 V V 17,4 0,64 852 109,3

Гидроствор 2

21 и о 8Е1С1Б 14,7 14 V V 22,61 0,66 1118 155,6

22 и о 6Е2С2Б 14,8 14 V V 13,75 0,54 615 90,9

23 и о 8Е1С1Б 13,7 12 V V 12,75 0,57 984 90,2

24 и о 5Е3Б2С 13,2 12 V V 22,42 0,88 1104 138,4

Контроль

К. и о о 5Е4Б1Ол 9,5 11 V V 29,57 0,93 1124 87,85

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2007

91

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

Рис. 1. Схема закладки почвенных монолитов

Работа базировалась на методике Рах-теенко [5]. Для изучения особенностей корненасыщенности был специально изготовлен

корнерез конструкции Ахромейко [5, 6]. Схема заложения монолитов приведена на рис. 1. Поскольку основная корнеобитаемая глубина на осушенных болотах не превышает 40 см [1], изучение особенностей распространения корней проводилось 0-10, 10-20 и 20-30 см.

Результаты и их обсуждение

Анализ полученных данных показывает, что в условиях осушенных низинных болот Среднего Урала распределение корненасыщенности подчиняется общим закономерностям [7]. Как видно из табл. 2, загруженность почвы корнями зависит от степени осушения. Так, вблизи канала до 14 % корней ели и 21 % корней березы располагается в наиболее глубоком 20-30 см слое. Это указывает на то, что в данных условиях корни после осушения углубляются.

Т а б л и ц а 2

Насыщенность почвенных горизонтов корнями ели и березы на осушенных низинных болотах Среднего Урала, г/ %.

Глубина Диаметр живых корней ели, мм Диамет р живых корней березы, мм

слоя до 1 1-2 2-4 4-10 >10 Всего до 1 1-2 2-4 4-10 >10 Всего

Вблизи канала

0-10 14.42 42,96 52,51 92,24 252,60 454,73 32,37 66,53 36,16 105,87 69,07 310,03

26,3 41,3 41,9 45,6 58,1 49,4 48,1 32,8 29,1 51,9 53,1 42,3

10-20 27,56 44,67 46,82 79,89 137,73 336,67 27,07 96,47 55,60 56,80 31,29 267,23

50,2 43,0 37,4 39,6 31,7 36,6 40,2 47,6 44,8 27,8 24,1 36,7

20-30 12,89 16,33 25,87 29,40 44,12 128,62 7,91 39,53 32,47 41,44 29,69 151,04

23,5 15,7 20,7 14,8 10,2 14,0 11,7 19,6 26,1 20,3 22,8 21,0

Всего 54,87 103,96 125,20 201,53 434,46 920,02 67,35 202,53 124,23 204,11 130,05 728,30

0-30 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100

Середина межканальной полосы

0-10 21,67 38,80 36,83 47,29 53,46 198,05 55,19 51,18 37,19 57,46 0,93 201,95

47,8 43,7 42,9 41,3 57,4 46,3 59,4 60,9 47,2 57,4 100 56,6

10-20 13,30 27,56 29,63 43,77 39,70 153,96 32,38 23,38 29,57 30,54 - 115,77

29,4 31,1 34,6 38,3 42,6 36,0 34,8 27,8 37,5 30,5 32,4

20-30 10,34 22,36 19,29 23,33 - 75,32 5,40 9,54 12,08 12,05 - 39,07

22,8 25,2 22,5 20,4 17,7 5,8 11,3 15,3 12,0 11,0

Всего 45,31 88,72 85,75 114,39 93,16 427,33 92,97 84,10 78,84 100,05 0,93 356,79

0-30 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100

Контрольный (неосушенный) участок

0-10 9,64 24,75 21,67 24,62 27,72 108,40 10,62 20,60 4,75 15,40 11,98 63,35

87,9 63,1 60,2 68,4 62,3 62,4 73,9 66,5 41,8 54,7 59,0 60,2

10-20 1,32 14,45 14,31 18,80 16,35 65,23 3,76 10,34 6,61 12,77 8,32 41,80

12,1 36,9 39,8 31,6 37,7 37,6 26,1 33,5 58,2 45,3 41,0 39,8

20-30 - - - - - - - - - - - -

Всего 10,96 39,20 35,98 43,42 44,07 173,63 14,38 30,94 11,36 28,17 20,30 105,15

0-30 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100

Примечание: в числителе - средние значения, г/м2; в знаменателе - в процентах общего количества содержащегося в слое 0-30 см.

92

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2007

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

Рис. 2. Распределение корней ели и березы по почвенным горизонтам на осушенном низинном болоте в зависимости от степени осушения

На середине межканальной полосы в слое 20-30 см располагается до 17,7 % корней ели и 11 % корней березы, однако при сравнении по абсолютным показателям заметно, что вблизи канала корненасыщенность превышает в 1,7 раза для ели и 3,9 раза для березы. На контроле живые корни не были обнаружены в слое 20-30 см, что указывает на весьма неблагоприятные условия произрастания.

При сравнении обрастающей части корневой системы

и ее скелетной части (корни более 1 мм) выявлено, что с уменьшением степени осушения уменьшается количество тонких корней, а их максимум перемещается в верхний слой 0-10 см (рис.2).

При промывке монолитов были обнаружены корни трав, мертвые корни древесных пород, а также остатки древесных пород, определить принадлежность которых не удалось. Все они были выделены в отдельные фракции (табл. 3).

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2007

93

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

Таблица 3

Распределение сопутствующих фракций в основных почвенных корнеобитаемых горизонтах осушенных низинных болот Среднего Урала

Глубина слоя Мертвые корни Корни трав Остатки др. пород

ель береза живые мертвые

г/м2 % г/м2 % г/м2 % г/м2 % г/м2 %

Вблизи канала

0-10 57,18 27,7 69,07 53,1 30,02 100 20,58 100 26,06 8,9

10-20 60,13 29,1 31,29 24,1 - - - - 176,58 60,3

20-30 89,22 43,2 29,68 22,8 - - - - 90,24 30,8

Всего 206,53 100 130,05 100 30,02 100 20,58 100 292,88 100

Середина межканальной полосы

0-10 13,09 9,3 27,53 15,1 56,61 100 13,50 100 353,63 47,9

10-20 55,57 39,3 123,33 67,5 - - - - 231,78 31,4

20-30 72,71 51,4 31,86 17,4 - - - - 152,40 20,7

Всего 141,37 100 182,72 100 56,61 100 13,50 100 737,81 100

Контрольный (неосушенный) участок

0-10 7,17 4,4 7,20 6,1 108,66 100 35,51 100 1144,74 55,7

10-20 95,25 58,1 110,64 93,9 - - - - 650,52 31,6

20-30 61,40 37,5 - - - - - - 260,34 12,7

Всего 163,82 100 117,84 100 108,66 100 35,51 100 2055,60 100

Как видно из табл. 3, с увеличением глубины количество мертвых корней древесных пород увеличивается независимо от степени осушения. Но при этом наблюдаются некоторые особенности. Так, количество мертвых корней древесных пород вблизи канала превышает таковое по сравнению с серединой межканальной полосы. На наш взгляд, это связано с тем, что вблизи канала происходят более активно процессы функционирования коревых систем.

Это подтверждает и анализ распределения остатков древесных пород. Их значения увеличиваются по мере уменьшения степени осушения. Так, вблизи канала в верхнем слое их содержится до 8,9 %, на середине межканальной полосы - 47,9 %, на контроле - 55,7 %. Присутствие мертвых корней ели в слое 20-30 см на контроле указывает на то, что в отдельные годы, при благоприятном гидрологическом режиме, корневые системы осваивают этот слой, но при ухудшении его они погибают.

Проведенные исследования доказывают, что осушение благоприятно влияет на развитие корневых систем основных лесообразующих пород, увеличивая глубину про-

никновения корней и объем их питания за

счет освоения нижних слоев почвы.

Библиографический список

1. Вомперский, С.Э. Биологические основы эффективности лесоосушения. / С.Э. Вомперский - М.: Наука, 1968. - 312 с.

2. Згуровская, Л.Н. Строение и рост корневых систем древесных растений на различных типах болот / Л.Н. Згуровская // Заболоченные леса и болота Сибири. - М.: Изд. АН СССР, 1963. - 219с.

3. Калинин, М.И. Формирование корневой системы деревьев / М.И. Калинин - М.: Лесная промышленность, 1983. - 152 с.

4. Колесников, Б.П Лесорастительные условия и типы лесов Свердловской области / Б.П. Колесников, Р.С. Зубарева, Е.П. Смолоногов // Свердловск: УНЦ АН СССР, 1973. - 176 с.

5. Колесников, В.А. Методы изучения корневой системы древесных растений / В.А. Колесников // Лесная пром-сть. - М., 1972. - 152 с.

6. Рахтеенко, И.Н. Рост и взаимодействие корневых систем древесных растений / И.Н. Рахтеенко

- Минск, 1963. - 256 с.

7. Чиндяев, А.С. Насыщенность корнями подроста ели на осушаемом низинном болоте / А.С. Чиндяев, А.Н. Грозин // Леса Урала и хозяйство в них.

- Екатеринбург: УГЛТУ, 2003. - С. 276-284.

8. Чиндяев, А.С. Влияние осушения и лесохозяйственных мероприятий на лесоболотные биогеоценозы в условиях Среднего Урала / А.С. Чиндяев, М.А. Матвеева и др. - Екатеринбург: УГЛТУ, 2004. - 152с.

94

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2007