Сравнительная оценка структуры живого напочвенного покрова после рубок ухода и комплексного ухода за лесом в сосняках брусничных

1. Установить, что при лесоустройстве выполняется определенный комплекс работ (внутрихозяйственная организация территорий лесничества, таксация леса, выявление и анализ последствий хозяйственной деятельности за прошедший ревизионный период, формирование хозчастей и хозсекций, обоснование возрастов рубок насаждений, расчет объемов пользования лесом, проектирование лесохозяйственных мероприятий).

2. По итогам лесоустроительных работ по лесничествам разрабатывается лесохозяйственный регламент и составляются новые формы государственного лесного реестра, а по субъектам РФ - лесной план.

3. Определить, что новые объемы заготовки древесины и лесохозяйственных мероприятий, определенные при лесоустройстве и утвержденные в установленном порядке, могут быть внесены в действующие договора аренда лесных участков и в проекты освоения лесов.

ДфЭст

4. Установить, что лесоустроительные работы и государственная инвентаризация лесов должны выполняться федеральными бюджетными или автономными учреждениями. В целях исключения из планов приватизации Федерального государственного унитарного предприятия «Рослесинфорг» его необходимо перевести в установленном порядке в федеральное бюджетное или автономное учреждение.

Библиографический список

1. Арнольд, Ф.К. История лесоводства в России, Франции и Германии / Ф.К. Арнольд. - СПб., 1895.

- 403 с.

2. Орлов, М.М.. Лесоуправление как исполнение лесоустроительного проектирования / М.М. Орлов. - Л.: Лесное хозяйство и лесная пром-сть, 1930. - 491 с.

3. Результаты бывшего казенного лесного хозяйства к 1914 году. - СПб.: Политехн. ун-т, 2010. - 182 с.

4. Колданов, В.Я. Очерки истории советского лесного хозяйства / В.Я. Колданов. - М.: Экология, 1992.

- 256 с.

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА СТРУКТУРЫ ЖИВОГО

напочвенного покрова после рубок ухода и комплексного ухода за лесом в сосняках брусничных

Н.В. БЕЛЯЕВА, доц. каф. лесоводства СПбГЛТА им. С.М. Кирова, канд. с.-х. наук,

А.В. ГРЯЗЬКИН, проф. каф. лесоводства СПбГЛТА им. С.М. Кирова, д-р биол. наук,

Н.В. КОВАЛЕВ, асп. каф. лесоводства СПбГЛТА им. С.М. Кирова,

А.А. ФЕТИСОВА, асп. каф. лесоводства, СПбГЛТА им. С.М. Кирова,

И.А. КАЗИ, асп. каф. лесоводства, СПбГЛТА им. С.М. Кирова

galbel06@mail.ru, lesovod@bk.ru, feti-anna@mail.ru

Живой напочвенный покров является одним из важнейших компонентов леса. В результате ухода за лесом увеличивается поступление дополнительных ресурсов в фитоценоз. Однако не все из них используются древостоем. Растительность нижних ярусов, перехватывая невостребованные древостоем элементы питания, связывает их и вовлекает в систему малого биокруговорота. В этом проявляется почвозащитная и ресурсосберегающая роль живого напочвенного покрова [1, 2]. Структурные изменения, происходящие в древостое [1, 3] под воздействием рубок ухода и комплексного ухода за лесом (сочетания рубок

ухода с внесением минеральных удобрений), ведут к изменениям в структуре живого напочвенного покрова, обеспечивая стабильность биокруговорота элементов питания и, таким образом, повышают устойчивость лесного фитоценоза. Сравнительный анализ структурных изменений напочвенной растительности дает возможность выявить закономерности в реакции лесной экосистемы на уход за лесом, облегчая тем самым его регламентацию.

Методика проведения исследования

Объектами исследования являлись чистые приспевающие сосновые древостои

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2012

193

Краткая характеристика объектов исследования

Таблица 1

фйстД

Номер пробной площади Вариант опыта (J - интенсивность рубки) Состав древостоя Возраст, лет

1971 г. 2006 г. 1971 г. 2006 г.

6-2 Двукратная рубка по низовому методу: 1971 г. (J = 36 %, умеренно-сильная рубка); 1981г. (J = 6 %, очень слабая рубка) 10С ед. Б 10С 36 71

6-3 Контроль 10С ед. Б 10С 36 71

6-4 Контроль + трехкратное внесение удобрений в 1972, 1977, 1982 гг. 10С ед. Б 10С 40 75

6-5 Умеренно-сильная рубка по низовому методу в 1971 г. (J = 32 %) + трехкратное внесение удобрений в 1972, 1977, 1982 гг. 10С ед. Б 10С 40 75

6-6 Двукратная рубка по низовому методу: 1971 г. (J = 27 %, умеренная рубка); 1981 г. (J = 10 %, очень слабая рубка) + двукратное внесение удобрений в 1972, 1982 гг. 10С ед. Б 10С 40 80

6-9 Сильная рубка по низовому методу в 1971 г. (J = 49 %) 10С ед. 10С 45 80

I класса бонитета брусничного типа леса, полнотой 0,9 по состоянию на 2006 г. Почвы: грубогумусный железисто-иллювиальный песчаный подзол на ледниково-озерных сортированных песках. Постоянные пробные площади (ПП) размером 0,2 га были заложены в 1971 г. сотрудниками лаборатории лесоводства СПбНИИЛХа под руководством проф. С.Н. Сеннова на территории опытного лесного хозяйства «Сиверский лес» в Ленинградской области. При этом выделялись следующие варианты опыта: контрольные древостои, разреженные рубками ухода, дре-востои и разреженные древостои с внесением удобрений (табл. 1).

Рубки ухода - поздние прореживания или ранние проходные рубки. В качестве удобрения применяли гранулированную мочевину (карбамид), которую разбрасывали вручную по поверхности почвы в ближайший вегетационный период после разреживания древостоя в мае-начале июня в дозе 150 кг/га азота по д.в. за один прием. Повторяемость внесения - двух- или трехкратная, с интервалом в 5 или 10 лет.

При изучении влияния рубок ухода и комплексного ухода за лесом на видовой состав и структуру живого напочвенного покрова основное внимание уделялось определению видового разнообразия и проективного покрытия напочвенной растительности. При-

менялась общепринятая методика учета растений на однометровых учетных площадках [4-6]. Площадки закладывались на трансек-тах с расчетом их максимально равномерного размещения на пробной площади. На каждой площади учетные работы производили на 20 площадках. Определяли степень проективного покрытия по видам на средней площадке и пробной площади в целом. Простым суммированием показателей по всем видам (отдельно для травяно-кустарничкового и мохового ярусов) определяли суммарное проективное покрытие напочвенной растительности. Материалы были получены сотрудниками кафедры лесоводства Санкт-Петербургской лесотехнической академии Е.С. Мельниковым (1989), Н.В. Беляевой (2002, 2006). Обработка полевых материалов, их анализ и выявление закономерностей выполнены авторами статьи.

Результаты исследований и их обсуждение

По данным исследований, срок эффективного действия удобрений в сосновых древостоях равен 5-7 годам [2]. Однако эти сроки нестабильны и зависят от многих факторов: вида и дозы удобрений, характера почвы, главной породы, ее возраста и других условий. Длительное действие удобрения, внесенного в древостой, обусловлено высокой емкостью лесной экосистемы, ее целостностью, устойчивостью, сопряженностью и

194

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2012

динамичностью всех ее компонентов. Следовательно, это действие проявляется во всех структурных элементах системы. Таким образом, говоря о сроках эффективного действия удобрений, необходимо рассматривать конкретный уровень организации лесной экосистемы. Так, показателем эффективности действия удобрений в древостое можно считать его текущий (дополнительный) прирост; если речь идет о фитоценозе, то необходимо учитывать продуктивность и других ярусов растительности (или, по крайней мере, структурные изменения в ценозе); при переходе на уровень биогеоценоза следует, помимо прочего, принимать во внимание почвенные характеристики, так как почвенный микробоценоз является регулятором и чутким индикатором процессов, протекающих в ризосфере [1, 2].

В данной работе остановимся на сроках эффективного действия удобрений в нижних ярусах растительности. Видовой состав и проективное покрытие травяно-кустарничко-вого и мохового ярусов на 1971 г. были одинаковыми (разница составляла до 5 %). Последующий учет живого напочвенного покрова проводился в 1989, 2002 и 2006 гг. (табл. 2-4) с целью определения эффекта последействия минеральных удобрений в нижних ярусах растительности. Проанализируем полученные результаты исследования.

Рассмотрим изменения, происшедшие в структуре живого напочвенного покрова, после ухода за лесом на 1989 г. На опытных участках, где было внесено удобрение (ПП 6-4) и проведен комплексный уход за лесом (ПП 6-5 и 6-6), наблюдается снижение доли кустарничков по сравнению с контрольным вариантом и рубками ухода (табл. 2-4). Объясняется это, скорее всего, тем, что кустарники как элемент «консервативной» растительности вытесняются более динамичными видами, в основном злаками. При этом следует отметить, что происходит постепенная замена брусники черникой, что, в свою очередь, свидетельствует об улучшении условий местопроизрастания.

В противоположность предыдущим вариантам опыта рубки ухода за лесом (ПП 6-2 и 6-9) способствуют увеличению доли кустар-

ничков. Вероятно, для развития кустарничко-вого яруса в данном типе леса выбранный режим ухода является оптимальным. Кроме того, рубки ухода за лесом (ПП 6-2 и 6-9) приводят к временному уменьшению проективного покрытия мхов по сравнению с контрольным вариантом (ПП 6-3). Рубки ухода если и не вызывают кардинального изменения в соотношении между травяным и моховым ярусами, то по крайней мере сдвигают это соотношение в пользу первого, что свидетельствует о положительной роли данного вида ухода за лесом. Известно, что мхи являются индикаторами замедленного биокруговорота. Это позволяет говорить о возможности повышения интенсивности биокруговорота с помощью рубок ухода за лесом.

На объектах комплексного ухода за лесом (ПП 6-5 и 6-6), а также на участке, где было проведено трехкратное внесение удобрения (ПП 6-4), в 1989 г. наблюдается кардинальное изменение соотношения между травяным и моховым ярусами в пользу первого. В сосняках азотные удобрения стимулируют разрастание злаковой растительности (вей-ник лесной, луговик дернистый), ослабляя позиции мхов. Комплексный уход вызывает изменение экологического режима, снижение конкуренции со стороны древостоя, высвобождение части почвенных ресурсов и повышение актуального плодородия почвы и как следствие разрастание злаковой растительности, выполняющей почвозащитную и ресурсосберегающую функцию. В фитоценозе происходит структурная перестройка, направленная на закрепление дополнительных ресурсов в биокруговороте с максимально возможным предотвращением их потерь. Для злаков характерен быстрый захват, связывание и возврат элементов питания в почву с опадом. Кроме того, они способны к образованию дернины, в которой также могут аккумулироваться связанные элементы питания. В результате дополнительные ресурсы вовлекаются в систему малого биокруговорота, повышая его интенсивность, что свидетельствует о более значительном экологическом эффекте комплексного ухода за лесом по сравнению с остальными вариантами опыта.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2012

195

фйстД

Таблица 2

Видовой состав и проективное покрытие живого напочвенного покрова в сосняке брусничном на контрольных участках

Видовое название растения ПП 6-3 ПП 6-4

Проективное покрытие, %

русское латинское 1989 г. 2002 г. 2006 г. 1989 г. 2002 г. 2006 г.

Травяно-кустарничковый ярус 57,2 62,3 68,2 92,7 114,3 124,7

Кустарнички 48,4 45,4 48,7 37,4 22,3 20,0

Брусника Vaccinium vitis-idaea L. 18,4 3,9 2,9 9,8 2,6 2,0

Вереск обыкновенный Calluna vulgaris (L.) Hill 1,8 0,2 0,1 2,0 0,5 0,4

черника Vaccinium myrtillus L. 28,2 41,3 45,7 25,6 19,2 17,6

Травы 8,8 16,9 19,5 55,3 92,0 104,7

Вейник лесной (тростниковый) Calamagrostis arundinacea Roth - - - 1,9 11,0 14,0

Иван-чай узколистный Chamerion angustifolium (L.) Holub - - - - + +

Луговик дернистый Deschampsi cespitosa Beauv 3,2 9,1 11,1 42,8 71,8 81,5

Майник двулистный Maianthemum bifolium F.W. Schmidt - 0,4 0,5 0,3 + +

Марьяник луговой Melampyrum pretense L. 5,6 5,9 6,0 9,1 8,7 8,6

Ожика волосистая Luzila pilosa Willd - - - 0,5 - -

Плаун годичный Lycopodium annotinum L. - 0,8 1,1 0,4 - -

Седмичник европейский Trientalis europaea L. - 0,7 0,9 0,3 0,5 0,6

Моховой ярус 99,0 37,4 29,8 63,3 32,0 26,8

Брахитециум неровный Brachythecium salebrosum (Web. & Mohr) Schimp. - 1,0 1,3 2,4 1,3 1,1

Дикранум многоножковый Dicranum polysetum Sw. 57,8 21,8 17,3 34,1 17,3 14,5

Плеуроциум шребера Pleurozium schreberi (Brid.)Mitt. 41,2 14,3 11,2 22,8 11,6 9,7

Политрихум обыкновенный Polytrichum commune Hedw. - 0,3 - - - -

Политрихум волосоносный Polytrichum piliferum Hedw. - - - 0,1 - -

Птилиум гребенчатый Ptilium crista-castrensis (Hedw.) De Not. - - - 3,6 1,8 1,5

Хилокомиум блестящий Hylocomium splendens (Hedw.) Schimp. - - - 0,3 - -

Суммарное проективное покрытие, % 156,2 99,7 98,0 156,0 146,3 151,5

Следует подчеркнуть, что, по данным исследований [1-3], именно рубки ухода в первую очередь вызывают изменение экологического режима, снижение конкуренции со стороны древостоя, высвобождение части почвенных ресурсов и, следовательно, активное разрастание напочвенной растительности. Удобрение же повышает актуальное плодородие почвы и в конечном итоге также способствует развитию растительности нижних ярусов, накоплению в нем элементов питания и вовлечению их в систему малого биокруговорота. Правда, без сопутствующего разреживания на это требуется в 2 раза больше времени.

Однако возможности повышения интенсивности биокруговорота путем применения удобрений в системе комплексного ухода за лесом все же ограничены. Связано это с

тем, что минеральные удобрения, существенно повышая актуальное почвенное плодородие, относительно слабо изменяют потенциальное плодородие и тем самым оказываются не в состоянии повлиять на весь комплекс лесорастительных условий. Разовая доза вносимого азота не превышает годичной потребности фитоценоза и является оптимальной. Превышение ее приводит к потерям ресурсов в системе, дисбалансу элементов питания, снижению эффективности ухода за лесом. При этом удобрения стимулируют восстановительные процессы в древостое и фитоценозе в целом. А это, по нашему мнению, весьма важный аргумент в пользу систематического комплексного ухода.

Применение рубок ухода и комплексного ухода за лесом изменяет баланс между составляющими лесной экосистемы, что

196

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2012

-Дф^ст

Таблица 3

Видовой состав и проективное покрытие живого напочвенного покрова в сосняке брусничном на объектах комплексного ухода за лесом

Видовое название растения ПП 6-5 ПП 6-6

Проективное покрытие, %

русское латинское 1989 г. 2002 г. 2006 г. 1989 г. 2002 г. 2006 г.

Травяно-кустарничковый ярус 113,6 68,7 69,0 107,4 62,1 60,6

Кустарнички 35,5 41,0 43,7 28,5 37,6 40,7

Брусника Vaccinium vitis-idaea L. 5,7 4,5 4,2 5,4 6,3 6,6

Вереск обыкновенный Calluna vulgaris (L.) Hill 2,8 0,2 0,1 1,4 1,3 1,3

Черника Vaccinium myrtillus L. 27,0 36,3 39,4 21,7 30,0 32,8

Травы 81,1 27,7 25,3 78,9 24,5 19,9

Вейник лесной (тростниковый) Calamagrostis arundinacea Roth 5,1 0,8 0,6 0,5 1,5 1,8

Иван-чай узколистный Chamerion angustifolium (L.) Holub + 0,1 0,1 - - -

Луговик дернистый Deschampsi cespitosa Beauv 65,2 15,0 11,2 60,0 14,5 10,8

Майник двулистный Maianthemum bifolium F. W.Schmidt 1,0 0,4 0,3 - + +

Марьяник луговой Melampyrum pretense L. 6,0 9,6 10,8 15,6 7,0 5,7

Ожика волосистая Luzila pilosa Willd - - - 1,6 + +

Плаун годичный Lycopodium annotinum L. - - - 1,2 1,5 1,6

Седмичник европейский Trientalis europaea L. 0,8 1,9 2,3 - + +

Моховой ярус 33,0 32,6 33,7 58,0 37,2 33,3

Брахитециум неровный Brachythecium salebrosum (Web. & Mohr) Schimp. 1,5 0,3 0,2 3,3 + +

Дикранум многоножковый Dicranum polysetum Sw. 19,2 21,7 22,5 25,3 17,4 15,6

Плевроциум Шребера Pleurozium schreberi (Brid.)Mitt. 6,4 7,3 7,6 20,9 14,3 12,8

Политрихум обыкновенный Polytrichum commune Hedw. - + + - - -

Политрихум волосоносный Polytrichum piliferum Hedw. 0,2 + + - - -

Птилиум гребенчатый Ptilium crista-castrensis (Hedw.) De Not. 2,9 3,3 3,4 8,0 5,5 4,9

Хилокомиум блестящий Hylocomium splendens (Hedw.) Schimp. 0,5 + + 0,5 + +

Суммарное проективное покрытие, % 146,6 101,3 102,7 165,4 99,3 93,9

неизбежно приводит к выходу и компонентов, и системы из состояния подвижного устойчивого равновесия. При этом удобрение, вносимое в лесную экосистему, усваивается последней как вид дополнительной энергии. Следовательно, оно поддерживает и даже укрепляет структуру системы, хотя и вызывает в ней определенные изменения. Опыты показывают, что удобрения, как правило, очень быстро включаются в систему посредством биокруговорота, интенсифицируют восстановительные процессы, укрепляют структуру и повышают устойчивость фитоценозов. На следующем этапе вновь усиливается воздействие на систему сдерживающих факторов внешнего и внутреннего порядка. Происходит возврат к «норме», хотя уже на несколько ином уровне функционирования и с измененной структурой. Такое положение характерно практически для всех ярусов лесной растительности и фитоценоза в целом, которые изучались в экспериментах с рубками и удоб-

рениями. К 2002 г. во всех вариантах опыта суммарное проективное покрытие напочвенной растительности выравнивается.

Аналогичная ситуация отмечается и в 2006 г., что свидетельствует о возврате системы в состояние подвижного устойчивого равновесия. Кроме того, устанавливается равновесие между кустарничками, травами и мхами, что также указывает на повышение устойчивости данного лесного фитоценоза. Исключение составляет 1111 6-4. Видимо, трехкратное применение минеральных удобрений без разреживаний продлевает срок их эффективного действия в живом напочвенном покрове до 20 и даже 25 лет.

Выводы

1. Структурные изменения, происходящие в древостое под воздействием комплексного ухода за лесом, ведут к изменениям в структуре живого напочвенного покрова, обеспечивая стабильность биокруговорота

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2012

197

фйстД

Таблица 4

Видовой состав и проективное покрытие живого напочвенного покрова в сосняке брусничном на опытных участках, пройденных рубками ухода

Видовое название растения ПП 6-2 ПП 6-9

Проективное покрытие, %

русское латинское 1989 г. 2002 г. 2006 г. 1989 г. 2002 г. 2006 г.

Травяно-кустарничковый ярус 122,0 63,8 57,1 115,8 64,4 60,1

Кустарнички 65,8 42,3 38,7 51,9 28,8 28,0

Багульник болотный Ledum palustre L. 1,8 + + - - -

Брусника Vaccinium vitis-idaea L. 13,8 3,2 2,4 22,9 1,5 1,0

Вереск обыкновенный Calluna vulgaris (L.) Hill 0,4 0,8 0,9 - - -

Голубика Vaccinium uliginosum L. 1,6 1,8 1,9 - - -

черника Vaccinium myrtillus L. 48,2 36,5 33,5 29,0 27,3 27,0

Травы 56,2 21,5 18,4 53,9 25,6 32,1

Вейник лесной (тростниковый) Calamagrostis arundinacea Roth 5,8 0,7 0,5 10,8 3,3 2,5

Иван-чай узколистный Chamerion angustifolium (L.) Holub - - - + - -

Луговик дернистый Deschampsi cespitosa Beauv 38,8 10,5 7,9 39,8 19,0 15,7

Майник двулистный Maianthemum bifolium F.W. Schmidt - - - 1,6 0,5 0,4

Марьяник луговой Melampyrum pretense L. 11,6 9,0 8,3 9,8 7,0 6,3

Ожика волосистая Luzila pilosa Willd - - - 0,2 + +

Плаун годичный Lycopodium annotinum L. - - - 0,5 0,5 0,5

Седмичник европейский Trientalis europaea L. - 1,3 1,7 1,2 5,3 6,7

Моховой ярус 82,0 36,3 33,2 81,5 33,8 30,9

Брахитециум неровный Brachythecium salebrosum (Web. & Mohr) Schimp. 0,2 - _ 1,5 1,5 1,5

Дикранум многоножковый Dicranum polysetum Sw. 65,6 16,8 12,6 33,5 21,7 19,2

Плевроциум шребера Pleurozium schreberi (Brid.)Mitt. 14,7 13,9 13,6 6,4 7,3 7,6

Политрихум обыкновенный Polytrichum commune Hedw. + 0,3 0,4 - - -

Политрихум волосоносный Polytrichum piliferum Hedw. - - - - - -

Птилиум гребенчатый Ptilium crista-castrensis (Hedw.) De Not. 1,5 5,3 6,6 8,5 3,3 2,6

Хилокомиум блестящий Hylocomium splendens (Hedw.) Schimp. - - - - - -

Суммарное проективное покрытие, % 147,8 100,1 90,1 197,3 98,2 91,0

элементов питания и, таким образом, устойчивость лесного фитоценоза.

2. Сравнительный анализ динамики структурных изменений и видового состава напочвенной растительности в сосновых древостоях дает возможность выявить закономерности в реакции лесной экосистемы на уход за лесом, облегчая тем самым его регламентацию.

3. В сосновых древостоях комплексный уход за лесом уменьшает долю кустарничков. Объясняется это тем, что усиливается конкуренция между травами (злаками) и кустарничками.

4. В сосняках брусничных после рубок ухода и регулярного комплексного ухода за лесом наблюдается изменение соотношения

проективного покрытия травяного и мохового ярусов в пользу первого. Активное развитие травяного яруса объясняется изменением экологического режима в результате ухода за лесом, а именно, во-первых, изменением условий освещенности под пологом, во-вторых, снижением конкуренции со стороны древостоя, и, в-третьих, высвобождением части почвенных ресурсов и повышением актуального почвенного плодородия.

5. В сосняках азотные удобрения стимулируют разрастание злаковой растительности, ослабляя позиции мхов. Увеличение доли злаков в сосновых древостоях свидетельствует об интенсификации биокруговорота. Данное явление объясняется биологическими особенностями злаковой растительности, а именно

198

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2012