Биологическая продуктивность культур ели и сосны в урало-тургайском регионе

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

и количество деревьев с баллом санитарного состояния «3» и ниже почти в 8 раз. Это связано с подсадкой молодой липы и декапитацией крон старовозрастных тополей, что значительно улучшило их санитарное состояние.

На улице Братьев Быковых сложилась самая благоприятная ситуация. Увеличилось количество насаждений со 119 до 225 и уменьшилось количество экземпляров, имеющих балл санитарного состояния «3» и ниже, с 39 до 28 шт. Была проведена рекомендованная частичная реконструкция, при которой было удалено 11 деревьев, имеющих низкий балл, и дополнительно подсажено 95 деревьев.

Таким образом, можно сделать выводы:

1. Улица Розы Люксембург - в настоящее время требуется продолжение реконструкции.

2. Улица Энгельса - частичная реконструкция уже проведена. Декапитация старых тополей несколько оттянула сроки полной реконструкции, но через 5-10 лет будет необходимо проведение частичной реконструкции. В данном случае полная реконструкция может быть заменена на частичную - в два этапа.

3. Улица Братьев Быковых - к 2005 г. была проведена рекомендованная частичная реконструкция. Состояние насаждений в настоящее время хорошее.

Предлагаемая методика по определению стадии распада насаждений и рекомендуемые мероприятия могут быть использованы при проведении работ по реконструкции городских насаждений.

Библиографический список

1. Ерохина, В.И. Озеленение населенных мест. Справочник / В.И. Ерохина, Г.П. Жеребцова. - М.: Стройиздат, 1987.

2. Коновалов, Н.А. Деревья и кустарники для озеленения городов Урала / Н.А. Коновалов, Н.А. Луганский. - Свердловск: Средне-Уральское книжное издательство, 1967.

3. Сродных, Т.Б. Ассортимент древесно-кустарниковых видов в озеленении г. Екатеринбурга. В сб. Леса Урала и хозяйство в них. Вып. 24 / Т.Б. Сродных, В.Н. Денеко. - Екатеринбург, 2004.

4. Сродных, Т.Б. Преобладающие виды в озеленении городов Урала и Тюменского Севера. В кн. Плодоводство, семеноводство, интродукция древесных растений. Материалы IX Международной научной конференции 20-21 октября 2006 г / Т.Б. Сродных. - Красноярск, 2006.

БИОЛОГИЧЕСКАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ КУЛЬТУР ЕЛИ И СОСНЫ В УРАЛО-ТУРГАЙСКОМ РЕГИОНЕ

В.А. УСОЛЬЦЕВ, проф. УГЛТУ, д-р с.-х. наук,

Г.Г. ТЕРЕХОВ, Ботанический сад УрО РАН, канд. с.-х. наук,

О.В. КАНУННИКОВА, асп. УГЛТУ,,

Н.В. ПАЛЬМОВА, асп. Оренбургского ГАУ,

М.И. БАЛИЦКИЙ, асп. Оренбургского ГАУ,

А.С. КАСАТКИН, асп. Оренбургского ГАУ,

Н.И. КУЗЬМИН, соискатель Оренбургского ГАУ

Биологическая продуктивность лесных культур изучена в целом по стране намного хуже, чем естественных насаждений. Поэтому получение фактических данных по культурам дает возможность заполнить многочисленные «белые пятна» и сопоставить эти данные с аналогичными материалами для естественных насаждений. Кроме того, лесные культуры, особенно молодые, связывают атмосферный углерод более интенсивно в сравнении с естественными насаждениями. Около 80 % атмосферного углерода, депонируемого в тропиках лесными культурами, приходится на первые

два класса возраста [13]. Лесокультурное производство России, начавшись в 1738 г. закладкой знаменитой Линдуловской рощи «лесным знателем» Фердинандом Габриелем Фокелем на площади 5 га, сегодня достигло по Рослес-хозу ежегодного объема лесовосстановительных работ на площади около 800 тыс. га, из которых 41 и 39 % представлены культурами ели и сосны [7].

Данное исследование биологической продуктивности выполнено в пределах Ура-ло-Тургайского региона в культурах на лесопокрытых площадях двух административных

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2007

75

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

областей в трех лесорастительных таксонах: Свердловской (Билимбаевский и Сухоложс-кий лесхозы, подзоны южной тайги и предлесостепи соответственно) и Кустанайской в Северном Казахстане (Семиозерный лесхоз, сухая степь).

Билимбаевский лесхоз расположен на территории Первоуральского района Свердловской области на расстоянии 50 км от Екатеринбурга (57° с. ш., 61° в. д.). По лесорастительному районированию Б.П. Колесникова с соавторами [6] территория лесхоза отнесена к подзоне южнотаежных лесов. Климат территории континентальный, средняя годовая температура +0,3 °С, абсолютный максимум +37 °С, абсолютный минимум - 46 °С. Количество годовых осадков 513 мм. Продолжительность вегетационного периода 109 дней. Высота над уровнем моря 330 м. Распространены темносерые среднеоподзоленные, серые лесные и горно-лесные бурые почвы. На территории лесхоза преобладают коренные формации темнохвойных и темнохвойно-сосновых лесов. Сосна занимает 32 % лесопокрытой площади. Средний класс бонитета II, средняя полнота 0,7, средний возраст - 67 лет.

С целью оценки влияния способа закладки и ухода на формирование фитомассы и

первичной продукции культур Picea obovata, созданных на вырубках 5-летней давности, в нижней части макросклона восточной экспозиции с уклоном 5-6° в разнотравно-зелено-мошном типе леса на дерново-подзолистых суглинистых почвах с залеганием глинистых водоупоров на глубине 0,5-0,6 м, заложено 17 пробных площадей (табл. 1). В качестве контроля принят вариант без подготовки почвы. Пробные площади имеют дубли - на открытом месте и под пологом 25-летнего мелколиственного древостоя, возобновившегося сразу после рубки материнского ельника.

Сухоложский лесхоз расположен в 120 км к востоку от Екатеринбурга (57° с.ш., 62° в.д.). Территория его относится к сосново-березовому предлесостепному округу Уральской равнинной провинции ЗападноСибирской равнинной лесорастительной области [6]. Средняя температура +0,30 °С, абсолютный максимум +37 °С, абсолютный минимум -46°С. Годовое количество осадков 510 мм. Длительность вегетационного периода 109 дней. Лесные культуры занимают площадь около 10 тыс. га, из них 90 % площадей приходится на сосну. Лесистость территории 45 %. Средняя полнота сосняков 0,74, средний возраст 68 лет.

Т а б л и ц а 1

Таксационные показатели культур ели с разными вариантами их создания и ухода

Способы подготовки и обработки почвы № пробной площади Возраст, лет Средние Густота, экз./га Площадь сечений, м2/га Запас, м3/га Класс бонитета

высота, м диаметр, см

Гряда 2* 20 4,45 5,2 3884 6,97 25,7 IV

2** 20 4,05 4,0 2248 2,58 6,2 IV

Гряда 3* 20 4,3 5,0 4351 8,27 23,3 IV

3** 20 3,55 3,9 3277 3,65 10,2 IV

Гряда 4* 19 3,70 4,5 4266 6,40 19,1 IV

4** 19 4,05 4,0 3776 4,46 14,3 IV

Пласт 8* 20 4,1 5,1 4885 10,2 29,2 IV

8** 20 3,5 3,7 2082 4,09 15,7 IV

Пласт 17* 19 4,0 4,5 4786 7,01 16,2 IV

17** 19 3,9 4,4 3044 3,92 12,4 IV

Двойной пласт 10* 20 4,4 5,2 2915 7,70 18,5 IV

Химобработка 7* 20 4,8 4,7 2667 4,35 19,5 III

7** 20 3,0 3,2 2253 1,46 3,3 IV

Химобработка 14* 20 4,04 4,5 2662 4,31 11,4 IV

14** 20 2,2 2,9 2378 1,15 2,1 V

Контроль 24* 20 3,5 3,6 2060 2,63 З,6 IV

24** 20 2,5 2,5 2149 0,94 1,2 V

Примечание: * - открытое место; ** - в коридорах мелколиственных насаждений

76

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2007

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

Таблица 2

Таксационные показатели культур сосны по возрастным градиентам

№ пробной площади Состав Возраст, лет Средние Густота, экз./га Площадь сечений, м2/га Запас, м3/га Класс бонитета

диаметр, см высота, м

Сухоложский лесхоз, разнотравный тип леса

1 10С 15 7,2 5,55 2592 10,7 34,8 I

2 10С 18 7,4 7,71 6045 26,3 107 I

3 10С 26 10,0 8,60 3396 26,5 166 II

4 9С1Б 29 12,1 12,2 2733 31,6 207 I

5 10С 32 12,5 16,6 3944 48,4 452 !а

Семиозерный лесхоз

Воз] застной ряд для I класса бонитета, влажный бор, темнокаштановые почвы

1 10С 10 3,3 4,0 18870 16,1 52,3 I

2 10С 19 9,0 9,5 7000 44,5 234 Ia

3 10С 23 11,0 10,2 3830 36,4 203 I

4 10С 26 8,8 9,9 6080 37,0 195 I

Возрастной ряд для III класса бонитета, сухой бор, дерново-боровые почвы

10 10С 11 3,0 2,8 10460 7,4 43,3 III

11 10С 14 3,8 3,3 9730 11,0 33,0 III

12 10С 15 4,1 3,7 8440 10,9 51,7 III

13 10С 25 7,0 7,5 8640 33,3 177 III

Исследования выполнены на 5 пробных площадях в возрастном диапазоне сосны от 15 до 32 лет в разнотравном типе леса (табл. 2).

Семиозерный лесхоз расположен в Аман-Карагайском бору (52°20'с.ш., 64°

в.д.), занимающем площадь 80,9 тыс. га. Он относится к провинции Тоболо-Убаганской равнинной степи степной зоны Казахстана. Провинция расположена между Зауральским плато на западе, Тургайским плато на юге, левобережьем Ишима на востоке и колочной лесостепной равниной на севере. Аман-Ка-рагайский бор находится в пределах эрозионно-тектонического Тургайского прогиба. Его плоское днище, достигающее ширины 80-100 км, образуют слоистые аллювиальные и аллювиально-озерные отложения. Они представлены карбонатными глинами и прослоями песков мощностью до 20 м [3].

Основной породой является сосна обыкновенная, произрастающая в широком диапазоне почвенно-гидрологических условий. Под естественными сосновыми древос-тоями бора обычны неполнопрофильные, слаборазвитые и многоярусные дерново-боровые почвы. Механический состав этих почв рыхло- и связнопесчаный с высоким содержанием фракции мелкозернистого песка [8]. На незанятых лесом обширных остепненных

пространствах распространены зональные темно-каштановые почвы. При благоприятных погодных условиях происходит экспансия сосны с дерново-боровых на темнокаштановые почвы.

Годовое количество осадков - 242 мм, влажность воздуха в летний период снижается до 25-30 %. Климат района резко континентальный. Среднемесячная температура июля составляет + 20,1°, а января - 18,1° мороза. Годовая амплитуда абсолютных температур воздуха равна 89°, среднегодовая температура 1,6°. Теплый период со средней суточной температурой выше 0° длится 199 дней, достигая суммы положительных температур 2 800° [1].

В целом лесорастительные условия для сосны Аман-Карагайского бора очень жесткие. Небольшое количество выпадающих атмосферных осадков в сочетании с высокими температурами воздуха в течение всего вегетационного периода и периодически повторяющимися засухами обусловливают повышенный расход почвенной влаги на испарение и транспирацию [4]. Довольно глубокое залегание грунтовых вод и небольшая зона капиллярного поднятия создают неблагоприятные условия для произрастания древесной растительности.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2007

77

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

Таблица 3

Фитомасса и первичная продукция в абсолютно сухом состоянии в культурах ели

№ пробной площади Фитомасса, т/га Первичная продукция, т/га

Древе- сина ствола Кора ствола Скелет кроны Хвоя Над- земная Корни Древе- сина ствола Кора ствола Скелет кроны Хвоя Над- земная Корни

2* 6,87 1,00 4,61 6,65 19,1 5,85 1,18 0,172 0,535 1,984 3,87 1,19

2** 2,66 0,34 1,57 1,98 6,55 1,17 0,393 0,050 0,184 0,473 1,10 0,196

3* 8,83 1,40 8,88 13,14 32,2 6,79 1,25 0,198 1,118 3,913 6,48 1,37

3** 2,72 0,51 1,92 2,63 7,78 1,57 0,400 0,075 0,232 0,681 1,39 0,281

4* 8,29 1,54 7,91 9,49 27,2 5,65 1,38 0,256 0,932 3,358 5,93 1,23

4** 4,63 0,60 2,80 5,32 13,3 2,70 0,617 0,080 0,209 1,549 2,45 0,497

8* 12,9 1,76 9,58 11,81 36,0 6,17 2,13 0,291 0,959 3,568 6,95 1,19

8** 3,34 0,54 3,09 4,57 11,5 1,84 0,551 0,089 0,374 1,142 2,16 0,345

17* 8,19 2,48 5,93 11,36 28,0 5,74 1,22 0,369 0,732 3,440 5,76 1,18

17** 4,65 0,67 3,33 5,47 14,1 2,46 0,666 0,096 0,423 1,407 2,59 0,452

10* 8,59 0,99 4,90 6,65 21,1 2,93 1,18 0,136 0,534 1,993 3,84 0,533

7* 4,58 0,63 3,47 4,32 13,0 2,59 0,736 0,101 0,404 1,296 2,53 0,504

7** 0,83 0,13 0,87 0,96 2,79 0,48 0,151 0,024 0,115 0,284 0,574 0,099

14* 4,32 0,64 3,63 5,00 13,6 3,48 0,787 0,117 0,478 1,542 2,92 0,747

14** 0,64 0,10 0,41 0,67 1,82 0,39 0,108 0,017 0,054 0,234 0,413 0,088

24* 1,32 0,19 1,19 1,42 4,12 1,01 0,214 0,031 0,164 0,393 0,802 0,197

24** 0,62 0,12 0,67 0,71 2,12 0,44 0,078 0,015 0,083 0,155 0,331 0,069

Исследования выполнены на 8 пробных площадях, заложенных в культурах сосны по двум возрастным градиентам, соответственно во влажных и сухих условиях произрастания (табл. 2). Подбор участков и работа на пробных площадях проводились согласно нашим методическим разработкам. Масса корней отмыта и взвешена по комплексному методу А.Ф. Чмыра [11, 12].

Установлено, что подготовка и обработка почвы увеличивают запас фитомассы и ее годичную продукцию в культурах ели в 39 раз по сравнению с контролем. Запас надземной и подземной фитомассы, а также показатели их годичной продукции на открытом месте примерно в 4 раза выше, чем в коридорах под пологом лиственного древостоя (табл. 3). Хотя средние высоты по большинству вариантов под пологом несколько ниже, чем на открытом месте, все они находятся в пределах одного (IV) класса бонитета (табл. 1), что согласуется с ростом ели под пологом березы на вырубках в условиях Вологодской области [5].

Посадка по грядам и пластам дает примерно 7-кратное превышение первичной продукции по сравнению с контролем и лишь

2-кратное - по сравнению с вариантом «химобработка». При посадке по грядам и пластам

обеспечиваются два фактора лучшего роста (дренаж и лучшее питание, во-первых, и устранение конкуренции травянистой растительности, во-вторых), а при химобработке - лишь устраняется конкуренции трав. Столь существенная разница в названных соотношениях означает, что при формировании культур ели в их успешном росте и продуцировании лучшие условия дренажа и питания играют первоочередную роль, а устранение конкуренции напочвенного покрова - лишь вторичную.

Для установления степени достоверности различия таксационных показателей и биологической продуктивности культур сосны в двух таксонах принят метод регрессионного анализа зависимости фитомассы (табл. 4) от массоопределяющих показателей. Проанализировано различие возрастных трендов фитомассы культур I класса бонитета (влажный бор) в сухой степи (пробные площади № 1-4) с культурами III класса бонитета (сухой бор) там же (пробные площади № 10-13), с одной стороны, и с культурами I класса бонитета (разнотравный тип) Сухоложского лесхоза в подзоне предлесостепи, с другой (пробные площади № 1-5). Расчет регрессионных моделей, с помощью которых осуществляется подобный анализ, выполнен в два этапа.

78

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2007

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

Таблица 4

Надземная фитомасса и первичная продукция по возрастному градиенту культур сосны

№ пробной площади Фитомасса, т/га Первичная продукция, т/га

Ствол в коре Кора ствола Ветви Хвоя Итого Ствол в коре Кора ствола Ветви Хвоя Итого

Сухоложский лесхоз

1 11,5 2,16 6,49 5,98 24,0 1,36 0,217 1,27 2,33 4,96

2 36,8 6,05 8,09 10,6 55,5 3,06 0,438 1,50 3,28 7,84

3 42,8 5,72 12,8 10,4 66,0 2,59 0,310 1,67 3,48 7,75

4 71,1 7,21 10,7 8,48 90,3 3,22 0,215 1,57 3,36 8,15

5 147,2 13,5 18,1 9,39 174,7 3,66 0,299 1,92 2,92 8,50

Семиозерный лесхоз

Воз растной ряд для I класса бонитета, влажный бор, темнокаштановые почвы

1 17,5 3,63 3,56 5,97 27,0 3,57 0,44 0,98 0,38 4,93

2 81,3 11,4 13,8 12,8 107,9 2,23 0,11 2,78 3,71 8,72

3 65,1 9,12 10,8 13,4 89,3 1,55 0,08 1,51 4,65 7,71

4 69,3 10,2 6,36 5,77 81,4 0,19 0,06 0,93 1,71 2,83

Возрастной ряд для III класса бонитета, сухой бор, дерново-боровые почвы

10 6,37 1,65 3,58 4,92 14,9 1,01 0,16 0,60 1,15 2,76

11 10,3 2,54 2,27 6,15 18,7 1,04 0,16 0,71 1,50 3,25

12 18,7 5,22 6,02 7,28 32,0 4,04 1,16 0,49 1,95 6,48

13 62,9 10,6 6,14 6,14 75,2 1,13 0,08 0,96 1,51 3,60

На первом этапе ставилась задача выявить различия культур сосны предлесостепи Урала и сухой степи Тургая, произрастающих в одних и тех же условиях увлажнения, по надземной фитомассе, а именно во влажном типе, характеризуемом I классом бонитета. Установлено, что культуры сосны двух регионов не различаются по надземной фитомассе, несмотря на то, что относятся к двум разным лесорастительным таксонам и имеют разную густоту посадки.

Поэтому на втором этапе пробные площади для культур предлесостепи и сухой степи, произрастающих в одинаковых эдафи-ческих условиях (I класс бонитета), объединены в одну группу. Выполнено сопоставление фитомассы и первичной продукции культур сосны во влажных (I класс бонитета) и сухих (III класс бонитета) условиях. Установлено, что надземная фитомасса и первичная продукция названных двух таксонов достоверно зависят не только от возраста древостоя, но и от принадлежности к тому или другому из таксонов, лесорастительные условия которых различаются на два класса бонитета.

Таким образом, в одних и тех же лесорастительных условиях и при близких показателях морфоструктуры насаждений

в исследуемых таксонах биологическая продуктивность культур сосны одна и та же, но при различиях в лесорастительных условиях таксонов разница достоверна. Отсутствие достоверности различия фитомассы культур в сухой степи и предлесостепи означает, что меньшее количество осадков в степи в таких случаях компенсируется лучшими эдафичес-ким увлажнением (при высоком уровне грунтовых вод) и трофностью темнокаштановых почв с мощным гумусовым горизонтом, в результате чего культуры растут по одному и тому же классу бонитета. Продукционный диапазон насаждений максимальной продуктивности в сухой степи и минимальной продуктивности в предлесостепи представляет собой переходную (триггерную) зону, которая под влиянием климатических изменений сдвигается в сторону лесной или степной формации [2].

Полученные фактические значения фитомассы и первичной продукции культур сосны на южном пределе бореальных лесов включены в евразийскую базу данных [9, 10] и способствуют более корректному расчету продукционного потенциала и приходной части углеродного цикла лесопокрытых площадей.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2007

79