Рост и дифференциация сеянцев ели в культурах в период индивидуального развития

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

РОСТ И ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ СЕЯНЦЕВ ЕЛИ В КУЛЬТУРАХ В ПЕРИОД ИНДИВИДУАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ

В.М. СОЛОВЬЕВ, доц. каф. лесной таксации и лесоустройства УГЛТУ, д-р, биол. наук, О.Н. ОРЕХОВА, асп. каф. лесной таксации и лесоустройства УГЛТУ,

М.В. СОЛОВЬЕВ, асп. каф. лесной таксации

Фаза, предшествующая смыканию культур, в целом характеризуется усилением роста древесных растений еще при недостаточно равномерном изменении значений их признаков, что приводит к заметной изменчивости относительного положения особей на этапе возобновления. Последующий рост деревьев в значительной мере зависит от исходных размеров, определившихся в этот начальный период. Поэтому и меры, направленные на улучшение структуры и условий роста молодого поколения леса, являются наиболее своевременными и эффективными.

В условиях открытого пространства вырубок [1] многократно возрастает «организующая» роль разных экзогенных экологических факторов роста и жизни растений в биоценозе. Более или менее однородный характер воздействия этих факторов на древесные растения определяется типом вырубки, которая является основной классификационной единицей лесорастительных условий в пространстве и во времени, применительно к сплошным рубкам [3]. Вместе с тем для достижения еще большей однородности действующих на растения факторов нужно принимать во внимание особенности типов вырубок, связанных с изменчивостью их элементов, а при необходимости выделять и варианты этих вырубок [2]. Роль условий микросреды вырубок в возобновлении и формировании леса хорошо отражена в работах [7,5].

Обьектами изучения послужили 58-летние рядовые посадки ели и сосны на вырубках древостоев разных типов ельников и сосняков Артинского лесхоза Свердловской области, расположенного в подзоне широколиственно-хвойных лесов Предуралья. Работа выполнена на 16 пробных площадях. Геоботаническое описание пробных площадей проводилась по методике В.Н. Сукачева [6]. Для сопряженного изучения типов леса и вырубок использовались методические рекомендации [4].

и лесоустройства УГЛТУ

Цель работы - выявить влияние на рост и дифференциацию растений ели сибирской возрастных различий, агротехники создания культур и лесорастительных условий сплошных вырубок.

Общие сведения о вариантах изученных культур представлены в табл. 1.

Варианты 1-3. Посадки ели под меч Колосова 3-летними сеянцами. Проценты неблагонадежных растений составляют 0,7; 3,3 и 5,3. В первом варианте культур проведено осветление, в двух других оно не проводилось, поэтому здесь значительна примесь естественно возобновившихся лиственных пород. Варианты культур различаются агротехникой создания - первый создан на волоках без подготовки почвы, второй по полосам, проделанным бульдозером, третий - путем посадки в дно борозд, подготовленных плугом ПКЛ-70.

Как свидетельствуют данные табл. 1, лучшие условия для роста ели сложились в вар. 1. Здесь средние диаметры и высоты растений составляют 0,7 и 46,7 см, а в вар. 2 соответственно 0,4 и 26,3 см. Первые значения превышают вторые более чем в 1,5 раза, особенно велики несоответствия в массе моделей 43,6 и 5,5г. В этом направлении усиливается эндогенная и межиндивидуальная дифференциация особей по высоте и диаметру: относительная высота (h/d05) увеличивается с 76 до 90, коэффициенты изменчивости высоты - с 25 до 27 %, диаметра - с 32 до 39 %. Интересно, что теснота обратной связи относительной высоты (h/d0 5) с высотой (h), выражаемая корреляционным отношением, изменилась от 0,275 ± 0,075 до 0,750±0,001.

Лиственные породы - береза, осина, липа и ива - на вейниково-разнотравных вырубках ельника кислично-разнотравного существенно замедляют рост, усиливают эндогенную и межиндивидуальную дифференциацию особей ели в культурах.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2008

71

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

Таблица 1

Характеристика рядовых посадок ели в период индивидуального развития на вейниково-разнотравных вырубках Артинского лесхоза

Вариант культур Показатели культур

Биологический возраст, лет Приживаемость, % Число растущих особей, тыс. на 1 га Средние значения

высоты h, см диаметра d05, см относительной высоты h/dn ^

Вырубки ельника кислично-разнотравного

1 7 90,0 2,7 8,8 0,7 75,9

2 7 90,0 2,7 6,9 0,3 90,4

3 7 90,0 2,7 5,3 0,4 91,2

4 7 90,0 2,7 7,4 0,6 90,1

5 7 90,0 2,7 1,4 0,5 93,7

6 7 90,0 2,7 1,6 0,5 87,7

11 5 94,9 2,9 8,4 0,3 57,8

Вырубки ельника липнякового

7 5 100,0 2,0 0,5 0,3 64,6

8 5 95,8 3,3 8,2 0,3 59,4

10 8 99,2 2,0 0,4 0,6 86,0

14 7 96,8 3,3 0,0 1,0 70,0

16 7 98,1 2,4 0,0 0,6 50,0

Вырубки ельника травяно-зеленомошникового

12 7 98,3 2,9 0,1 0,6 83,0

13 6 97,8 2,2 0,0 0,4 75,0

15 7 97,7 3,1 0,0 1,2 67,0

Вырубки сосняка ягодникового

9 8 97,0 1,9 44,6 0,6 90,4

На рост и дифференциацию растений этой породы заметное влияние оказывают характер обработки почвы и степень однородности субстрата, которая выше на дне борозд (вар. 3), чем на бульдозерных полосах (вар. 2). В третьем варианте несколько выше средние диаметры и высоты особей ели, так как дно борозд меньше зарастает злаками, а соответственно ниже здесь коэффициенты изменчивости и дифференциации значений этих признаков.

Для сеянцев ели в период индивидуального развития на дне борозд, где однородный субстрат и меньше сказывается отрицательное влияние напочвенного покрова, создаются более благоприятные условия, поэтому здесь лучше рост сеянцев и ниже степень их дифференциации.

Вариант 4-6. Они отличаются от предыдущих тем, что культуры в них занимают разные части склона - верхнюю, среднюю и нижнюю. С понижением в рельефе меняется влажность почв - от свежей к влажной - и степень их задернения - от слабой до сильной и средней.

В табл. 2 представлены средние морфологические характеристики модельных растений этих вариантов культур.

Сверху вниз по склону ухудшаются условия местопроизрастания и уменьшаются абсолютные значения диаметра, высоты, длины корней, массы и прироста растений. Относительные показатели растений, напротив, в этом направлении повышаются, что свидетельствует об усилении дифференциации значений разных признаков и частей растений по мере понижения участков культур в рельефе местности.

Так проявляются некоторые особенности эндогенной дифференциации ели в культурах в зависимости от меняющихся по рельефу экологических факторов даже в пределах одного типа вырубки.

Межиндивидуальная дифференциация значений высоты и диаметра особей от вар. 4 к вар. 5, которым соответствует слабая и сильная степень зарастания почвы, также усиливается, о чем свидетельствует повышение в этом направлении коэффициентов дифференциации с 14 до 52 % и с 47 до 57 %.

72

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2008

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

Таблица 2

Средние показатели роста и дифференциации ели в 7-летних культурах на вейниково-разнотравных вырубках ельника кислично-разнотравного

Варианты культур Диаметр ^ см Высота h, см Длина корней l, см к7 Относи- тельная высота Ш0,5 Относительные высоты к длине корня h/4 Масса надземной части (н) Масса подземной части (п) Отношение масс (н/п) Годич- ный прирост высоты, Zh, см

4 0,62 51 6 93 1,9 45,0 2,4 3,6 12,0

5 0,33 36 7 101 2,1 12,8 3,1 4,1 7,3

6 0,30 38 4 123 2,7 12,1 2,3 5,2 8,9

Таблица 3

Средние значения показателей роста и дифференциации особей ели в культурах на вырубках различных типов леса

Тип леса Варианты культур Абсолютные показатели Относительные показатели

диаметр d, см высота h, см о >Д D д Он § cd Д п масса надземной части (н) масса подземной части (п) tsf н о о 3 „ « § н ° о о Он д & h/ d0,5 h/l к отношение надземн-ной части к подземной (н/п) масса, % длина, %

надземной части подземной части надземной части подземной части

Вырубки вейниково-разнотравные

Е.к. ртр 1, 2, 3 0,48 40 21 21,3 5,0 7,9 87,3 1,9 4,1 80 20 64 36

Вырубки вейниково-широкотравные

Е.к. ртр 4, 5, 6 0,42 42 19 23,3 5,9 9,4 105,4 2,2 4,3 81 19 66 34

Е. лп 7, 8 0,20 20 15 2,0 0,8 4,2 89,8 1,4 2,7 73 27 58 42

Е.к. ртр 11 0,15 18 12 1,5 0,6 4,1 97,2 1,5 2,5 71 29 59 41

С. яг 9 0,44 46 24 20,3 5,0 10,0 113,2 1,9 4,1 80 20 66 34

Е. лп 10 0,41 47 18 18,3 3,6 9,6 120,8 2,7 5,0 84 16 73 27

Различая степень задернения вейниково-разнотравных вырубок ельника кислично-разнотравного оказывает влияние на рост и дифференциацию сеянцев ели в культурах. При усиленном разрастании злаков рост ели замедляется, а ее индивидуальная дифференциация повышается.

Оценим по данным табл. 3 состояние еловых культур на одноименных вырубках различных типов леса.

Вариант 9 и 10. Посадки ели 3-летними сеянцами под меч Колесова на вейниково-разнотравных вырубках сосняка ягоднико-вого и ельника липнякового. Биологический возраст культур - 8 лет. Приживаемость (сохранность) культур составляет 97 и 90 %.

По длине корней, массе подземной и надземной частей, приросту высоты культуры на местоположениях сосняка ягодни-

кового несколько превосходят культуры на местоположениях ельника липнякового, но уступают по относительным показателям - отношениям высоты к диаметру и длине корней, массы надземной части к подземной. Это свидетельствует о меньшей эндогенной дифференциации и лучшем состоянии ели на вырубках сосняка ягодникового. В том же направлении повышается индивидуальная дифференциация ели по диаметру и высоте. Коэффициенты изменчивости и дифференциации меняются соответственно от 30 и 40 % и до 34 и 49 % по диаметру, с 23 и 36 % до 28 и 48 % по высоте.

Лучший рост и меньшая дифференциация ели на вейниково-разнотравных вырубках сосняка ягодникового указывают на более благоприятные здесь условия жизни этой культуры на ранних этапах ее развития

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2008

73

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

по сравнению с одноименными вырубками ельника липнякового.

Варианты 7, 8 и 11. Посадки ели под меч Колосова 3-летними сеянцами в борозды, подготовленные плугом ПЛП-153. Биологический возраст культур - 5 лет. Приживаемость (сохранность) культур составляет 100, 96, 95 %.

В первых двух вариантах культур были проведены осветления. По абсолютным и относительным показателям модельных растений эти варианты практически одинаковы и могут быть охарактеризованы усредненными данными.

Значение всех абсолютных показателей моделей на вейниково-разнотравных вырубках ельника липнякового несколько выше, чем на таких же вырубках ельника кисличноразнотравного. Более медленному росту ели на последних соответствует повышенное значение относительной высоты, характеризующее усиленную эндогенную дифференциацию особей по высоте и диаметру. Однако по другим относительным показателям моделей различия сравниваемых вариантов культур незначительны.

Таким образом, на вейниково-разно-травных вырубках ельника кислично-разнотравного эндогенная дифференциация значений высоты и диаметра, а также индивидуальная дифференциация всей совокупности особей по относительной высоте выше, чем на одноименных вырубках ельника лип-някового.

Выясним далее, как меняется соотношение значений признаков органов у растений разного возраста (табл. 1 и 3).

Размеры и отношения органов 5-летних елочек меньше, чем 7-8-летних. У молодых экземпляров доли надземных и подземных частей по массе составляют 0,7 и 0,3, а по длине - 0,6 и 0,4. Между тем у 7-8- летних растений эти доли составляют 0,8 и 0,2; 0,7 и 0,3.

Таким образом, с повышением возраста увеличиваются размеры древесных растений, меняются соотношения значений признаков одного органа и разных органов, усиливается эндогенная дифференциация особей. Одновременно с усилением эндогенной дифференциации повышается и индиви-

дуальная, выражаемая изменением коэффициента вариации.

Каждому возрасту свойственны определенные и довольно устойчивые соотношения надземной и подземной частей растений, которые могут быть использованы для разработки способов учета фитомассы культур фитоценозов на разных этапах их развития.

В период возобновления леса на состояние молодых древесных растений условия местопроизрастания могут влиять не прямо, а косвенно - через степень задернения и густоту напочвенного покрова, разрастания древесно-кустарниковой растительности.

На вейниково-разнотравных вырубках ельника кислично-разнотравного с понижением участков в рельефе местности возрастает влажность и степень задернения почв злаками, соответственно ухудшается рост и усиливается дифференциация ели. В таком же порядке ухудшается состояние культур ели на вейниково-широкотравных вырубках этого же леса с увеличением доли участия в составе молодняков естественно возобновившихся древесно-кустарниковых пород.

Отсюда следует, что степень воздействия тех или иных экологических факторов определяют индивидуальные особенности типа вырубки, которые необходимо учитывать при оценке состояния молодого поколения древесных растений.

Лучшим ростом и меньшей дифференциацией отличается ель на вейниково-разно-травных вырубках сосняка ягодникового по сравнению с вырубками сосняка липнякового. Однако на таких же вырубках других типов леса существенных различий не проявляется, так как на первых этапах жизни эдафические условия могут и не иметь решающего значения. Обработка почвы на вырубках заметно улучшает рост и снижает дифференциацию растений.

Рост ели на вейниково-разнотравных вырубках ельника травяно-зеленомошнико-вого лучше, чем на вырубках ельника липнякового. Однако благодаря уходу состояние ели на последних улучшается, что проявляется в снижении асимметрии распределения и коэффициентов изменчивости особей по высоте и диаметру.

74

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2008