Некоторые закономерности изменения экологических режимов в насаждениях городских лесов Оренбурга

Некоторые закономерности изменения экологических режимов в насаждениях городских лесов Оренбурга

Е. М. Ангальт, преподаватель; А. А. Гурский, д.с.-х.н., профессор, ОренбургскийГАУ

В регионах степной зоны, имеющих минимальную лесистость (как, например, в Оренбургской обл. — 4,5%), роль зеленых насаждений для городов очень велика. Площадь городских насаждений в г. Оренбурге составляет 1656 га. Анализируя таксационные показатели насаждений городских лесов по данным лесоустройства в динамике (1985, 1996 гг.), делаем вывод, что площадь насаждений постоянно трансформируется, увеличивается стадия дегрессии, уменьшается класс эстетической и рекреационной оценки[1]. Пожары, часто возникающие по вине населения, уничтожают кустарники, травяной покров, а главное — подрост сосны, который часто появляется на прогалинах и в местах с малой сомкнутостью древостоя. Сосна обыкновенная, характеризующаяся малой требовательностью к плодородию и влажности почв, а также высокой эстетической оценкой и фитонцидовыделяющей способностью, играет немаловажную роль в озеленении городов. Но визуальная оценка деревьев сосны, произрастающих в черте города, показывает ухудшение их состояния.

Для управления ростом и развитием древосто-ев в перспективе при формировании искусственных насаждений необходимо определять оптимальные условия их произрастания на разных этапах онтогенеза. В лесных культурах при чрезмерном загущении деревьев часто создается напряженный водно-питательный режим, поэтому здесь необходимо проводить изреживание поло-га[2 и др].

Для оценки состояния насаждений, разработки мероприятий по ведению хозяйства в городских лесах было заложено 13 пробных площадей (ур. Кочкарский мар). В насаждениях ясеня с участием сосны и в чистых культурах сосны на участках с наличием большого количества соснового подроста (21800 шт/га) осенью 2003 г. была проведена опытная рубка ясеня: ПП 1 — контроль (участок без рубки), ПП 2 — ясень вырублен через ряд, ПП 3 — ясень вырублен полностью. Поскольку имеющийся подрост сосны под пологом ясеня испытывает сильное угнетение и частично отмирает, нами была поставлена задача определить оптимальную сомкнутость насаждений, при которой условия для подроста были бы оптимальными^]. Вариант равномерного изреживания не был принят ввиду затруднений, связанных с тре-

левкой деревьев ясеня и сохранением молодняка. На следующий год после рубки отмечено интенсивное усыхание подроста. Причиной этому могло служить как резкое увеличение притока света, тепла, уменьшение влажности почвы, воздуха, так и различные заболевания, т.к. вблизи проб были обнаружены очаги болезни снежное и обыкновенное Шютте. Последняя версия была позже исключена приглашенными специалистами — фитопатологами Центра защиты леса, а остальные проверялись экспериментальным путем на заложенных пробных площадях.

Общая характеристика пробных площадей приведена в таблице 1. На опытных участках изучались экологические факторы: относительная влажность воздуха, температура на поверхности почвы и на высоте 1,3 м, температура почвы на глубинах 10, 20, 30 см (табл. 2), влажность почвы (термовесовым методом) на глубине до 1 м по горизонтам через 10 см (табл. 3). Все показатели определены в трехкратной повторности.

1. Таксационная характеристика пробных площадей

Но- мер п/п Средняя высота, м Средний диаметр, см Средний диаметр кроны, м Сомк- нутость полога Пол- нота Класс бони- тета

1(к) 8,0 9,9 2,7 0,7 0,8 3

2 8,1 9,0 2,8 0,7 0,8 3

3 8,1 9,5 2,8 0,7 0,8 3

Анализ данных табл. 2 свидетельствует об изменении экологического режима на площадях, пройденных рубкой. Температура воздуха на поверхности почвы на ПП 2 и ПП 3 была выше, чем на контроле, почти по всем срокам наблюдения, особенно в послеполуденные часы — в среднем от 3,4 до 6,5% на ПП 2 и от 11,9 до 13,8% на ПП 3. Аналогичная ситуация наблюдается и при анализе температуры на высоте 1,3 м от почвы, которая была несколько ниже, чем на поверхности почвы.Четкая закономерность прослеживается при анализе относительной влажности воздуха: она уменьшается в течение дня и в связи с увеличением интенсивности изреживания. Наибольшая разница во влажности воздуха по сравнению с контролем наблюдается в 16.00 и 18.00 на ПП 3 — 26,5% и 25,9% соответственно.

Динамика температуры почвы находится в соответствии с изменением температуры воздуха (табл. 3). Здесь можно отметить следующую закономерность. Температура почвы в течение

2. Динамика температуры воздуха и относительной влажности на пробных площадях

№ пр. площади Показа- тели Время наблюдения, час

10.00 | 12.00 | 14.00 | 16.00 | 18.00

Дата

19.07 30.08 8.08 19.07 30.08 8.08 19.07 30.08 8.08 19.07 30.08 8.08 19.07 30.08 8.08

1(к) 1 18,1 17,3 17,7 20,3 20,2 19,7 25,3 29,6 26,4 27,8 31,8 28,7 28,6 31,3 27,2

2 18 17,3 17,5 19,9 20,0 19,7 24,8 29,3 26,0 27,6 31,3 28,0 28,3 31,6 27,7

3 74 76 86 69 71 83 68 64 76 65 63 74 60 65 72

2 1 18,6 +2,8 17,6 + 1,7 18,0 + 1,7 21,3 +4,9 22,8 +12,9 20,3 +3,0 26,6 +5,1 30,1 +1,7 27,7 +4,9 29,3 +5,4 32,0 +0,6 29,9 +4,2 29,9 +4,5 32,8 +4,8 30,0 + 10,3

2 18,2 +1,1 17,5 + 1,2 18,0 +2,9 21 +5,5 22,8 +14,0 20,7 +5,1 26,3 +6,0 29,8 +1,7 27,4 +5,4 29,8 +8,0 32,0 +2,2 29,4 +5,0 29,3 +3,5 32,3 +2,2 30,1 +8,6

3 71 -4,1 72 -5,3 85 -1,2 68 -1,4 68 -1,4 80 -3,6 60 -11,8 64 0 70 -7,9 54 -16,9 55 -25,7 60 -18,9 54 -10,0 54 -16,9 64 -11,1

3 1 18,6 +2,8 18,0 +4,0 18,8 +6,2 22 +8,4 23,5 +16,3 22,9 +16,2 29,0 +14,6 32,3 +9,1 29,7 +12,5 33,6 +20,9 33,4 +5,0 31,4 +9,4 31,2 +9,1 33,3 +6,4 32,7 +20,2

2 18,4 +2,2 17,8 +2,9 18,7 +6,9 21,9 + 10,1 23,2 +16,0 22,7 +15,3 28,6 +15,3 32,3 +10,2 29,7 +14,2 33,6 +20,9 33,1 +5,7 31,1 + 11,1 31,6 +11,7 33,6 +6,3 32,7 + 18,0

3 70 -5,4 72 -5,3 82 -4,7 60 -13,0 61 -14,1 75 -9,6 52 -23,5 52 18,75 69 -9,2 43 -33,8 52 -17,5 60 -18,9 43 -28,3 42 -35,4 62 -13,9

Показатели: 1 — температура на поверхности почвы (С°), 2 — влажность воздуха (%).

дня на контроле колеблется меньше, чем на площадях, пройденных рубкой. Во второй половине дня при снижении сомкнутости полога (ПП 2) на 50% температура почвы повышается на 2—3° (до 10%), а при 100% - до 5,5° (20%).

Отмеченные закономерности в изменении температуры воздуха и почвы, влажности воздуха подтверждаются результатами двухфакторного дисперсионного анализа (табл. 4). Влияние варианта изреживания — фактора А и времени наблюдения в течение дня - фактора В по всем показателям достоверно при уровне вероятности 95%, поскольку FфaкT > ^а6л.

На пробных площадях с проведенными рубками (ПП 2 и ПП 3) влажность почвы в верхних

температура воздуха на высоте 1,3 м (С°), 3 — относительная

слоях меньше, чем на контроле (ПП 1), т.е. интенсивность изреживания насаждений в 50 и 100% при отсутствии дождей на протяжении 9— 10 дней приводит к снижению влажности почвы. На ПП 2 влажность практически не изменяется с глубиной и варьирует в пределах 13—14 % (здесь и далее отклонения по влажности даны в абсолютных значениях) в метровом слое (табл. 5).

На ПП 3 влажность почвы на глубине 0—10 на 5,71% меньше, чем на контроле. На этой же пробе средние данные влажности в полуметровом слое меньше на 3,64%, а в метровом — на 3,32%, чем на контроле. Следовательно, чрезмерная интенсивность изреживания привела к большому притоку света и тепла, отрицательно повлияла на

3. Динамика температуры почвы на пробных площадях

№ пп Глу- бина, см Время суток, ч.

10.00 12.00 14.00 16.00 18.00

Дата

19.07 30.07 8.08 19.07 30.07 8.08 19.07 30.07 8.08 19.07 30.07 8.08 19.07 30.07 8.08

1(к) 10 18,3 20,7 17,4 17,6 20,3 16,7 20,6 22,3 21,0 25,6 23,6 23,4 26,3 23,6 24,4

20 16,3 18,0 16,3 16,3 18,3 15,7 20,0 20,6 19,0 23,0 20,5 21,4 22,6 21,3 22,0

30 14,0 16,0 15,0 15,0 16,0 14,4 17,6 18,3 16,7 20,3 17,3 18,3 20,6 18,6 18,3

2 10 18,3 0 20,8 +0,5 17,7 +1,7 18,3 +4,0 20,8 +2,5 17,7 +6,0 22,6 +9,7 23,6 +5,8 22,4 +6,7 28,0 +9,4 24,8 +5,1 24,1 +3,0 21,7 +5,3 24,6 +4,2 25,0 +2,5

20 16,6 +1,8 19,3 +7,2 17,0 +6,3 16,8 +3,1 19,5 +6,6 17,3 + 10,2 20,0 0 20,9 +1,5 20,0 +5,2 23,6 +2,6 21,3 +3,9 21,4 0 23,0 +1,8 22,0 +3,3 22,4 +1,8

30 15,0 +7,1 18,3 +14,4 15,7 +4,7 15,6 +4,0 18,3 +14,4 15,7 +9,0 18,6 +5,7 18,6 +1,6 17,7 +6,0 21,3 +4,9 20,3 +17,3 19,4 +6,0 21,3 +3,4 20,3 +9,1 19,7 +7,7

3 10 18,3 0 20,7 0 18,7 +7,5 18,3 +4,0 20,9 +3,0 18,8 + 12,6 23,9 +16,0 24,3 +9,0 24,4 + 16,2 29,5 +15,2 25,3 +7,2 24,8 +6,0 29,6 +12,5 25,3 +7,2 25,0 +2,5

20 16,6 +1,8 19,3 +7,2 17,3 +6,1 17,3 +6,1 19,6 +7,1 17,7 + 12,7 20,6 +3,0 21,9 +6,3 20,4 +7,4 24,2 +5,2 23,6 +15,1 21,4 0 23,3 +3,1 23,7 +11,3 22,7 +3,2

30 15,0 +7,1 18,6 +16,3 15,7 +4,7 15,3 +2,0 18,6 +16,3 15,7 +9,0 19,0 +8,0 18,3 0 17,9 +7,2 20,6 +1,5 20,3 +17,3 19,7 +7,7 21,6 +4,9 20,3 +9,1 20,3 +10,9

4. Результаты дисперсионного анализа

Факторы Температура, С Влажность воздуха %

на поверхности почвы на Ь 1,3 м почвы на глубине

10 см 20 см 30 см

Рфакт Р

19.07.04.

А - вариант рубки В - время дня АВ 127,78 1033,30 14,85 3,34 2,71 2,29 160,68 1143,72 14,97 3,34 2,71 2,29 63,51 721,76 8,55 3,34 2,71 2,29 7,76 331,14 0,43 3,34 2,71 2,29 7,18 215,54 1,10 3,34 2,71 2,29 71,54 60,92 4,96 3,34 2,71 2,29

30.07.04.

А - вариант рубки В - время дня АВ 81,99 2074,06 6,46 3,34 2,71 2,29 78,72 1195,53 46,48 3,34 2,71 2,29 8,91 59,77 0,96 3,34 2,71 2,29 24.8 41.08 1,76 3,34 2,71 2,29 53,72 23,03 3,61 3,34 2,71 2,29 773,71 827,57 75,11 3,34 2,71 2,29

08.08.04.

А - вариант рубки В - время дня АВ 284,18 2010,0 14,82 3,34 2,71 2,29 230,39 1621,02 9,88 3,34 2,71 2,29 43,08 370,47 3,06 3,34 2,71 2,29 15,45 216,84 1,9 3,34 2,71 2,29 18,87 110,41 0,44 3,34 2,71 2,29 469,18 1004,22 29,67 3,34 2,71 2,29

влажность почвы, что сказалось на росте и состоянии соснового подроста.

Кроме вышеописанных проб влажность почвы измерялась также еще на трех пробах: ПП 4, ПП 5, ПП 6. Пробные площади 4 и 6 находятся на возвышенных местоположениях, а пробная площадь 5 — в пониженной части рельефа, и поэтому влажность почвы на них различная. Наименьшая влажность на ПП 6: 15,43% на поверхности и 6,9% на глубине 1 м, а ПП 4 характеризуется относительно высокой влажностью: 19,08% на глубине 5 см и 14,72% на глубине 1 м. Вместе с сосной обыкновенной здесь произрастает клен остролистный, его густая крона хорошо затеняет почву, не давая испаряться влаге. Данный участок находится в северо-западной части массива. Оба эти обстоятельства оказывают положительное влияние на содержание влаги в почве.

Наибольшая влажность почвы в верхнем слое наблюдается на ПП 5—20,59%, относительно высокой она остается практически по всей глубине. Здесь произрастает сосна с полнотой около 0,8. В целом наблюдается общая закономерность снижения влажности почвы с глубиной, а также

зависимость гидрологического режима почвы от рельефа местности.

Отмеченные различия подтверждаются дисперсионным анализом влажности почвы по вариантам опыта, который показал на достоверность влияния изреживания насаждений ^факт 13,59 > F05=3,34) и глубины взятия образцов ^ф;жт 3,06 > F 05=2 ,71) на влажность почвы. Совместное влияние двух факторов не значимо ^факт 0,55 > ^=2,29).

Таким образом, изреживание полога насаждений через ряд и сплошная рубка ухудшают водный режим для древесных растений в изучаемом объекте. Это подтверждается данными по изре-живанию лесных культур степной зоны других регионов[2]. Положительное влияние проводимых рубок, очевидно, будет проявляться при меньшей интенсивности изреживания, т.е. при меньшем уровне снижения сомкнутости полога.

В этой связи необходимо дальнейшее проведение исследований для решения задачи оптимальной интенсивности и сроков изреживания в перегущенных насаждениях, особенно лиственных древесных пород с наличием под пологом благонадежного подроста сосны.

Литература

1 Ангальт Е. М. К оценке состояния лесов г. Оренбурга // Региональная научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов: Сб. материалов. — Ч. 1. Оренбург, 2002. — С. 13—14.

2 Гурский А. А. Некоторые закономерности изменения экологических режимов под воздействием рубок в сосняках ленточных боров Казахстана // Рациональные способы формирования насаждений и рубок главного пользования в лесах Казахстана: Сб. науч. статей. — Алма-Ата, 1983. — С.20—29.

3 Гурский А. А., Комлев Г. Г. Задачи научного обеспечения в развитии лесного хозяйства Оренбургской области // Повышение устойчивости биоресурсов на адаптивно-ландшафтной основе: Мат. межд. научно-практ. конф. Ч. 1. — Оренбург, ОГАУ, 2004. — С.60-64.

5. Влажность почвы на опытных участках

Глубина, см ПП 1 (контроль) ПП 2 Откло- нения ПП 3 Откло- нения

0-10 18,77 14,05 -3,82 13,06 -5,71

11-20 18,11 14,66 -3,45 14,54 -3,57

21-30 16,6 13,65 -2,95 14,46 -2,14

31-40 15,0 13,6 -1,4 11,38 -3,62

41-50 15,14 13,25 -1,89 12,0 -3,14

В среднем 0-50 16,72 14,02 -2,7 13,09 -3,64