Особенности послепожарной динамики живого напочвенного покрова в искусственных фитоценозах лиственницы сибирской сухой степи

ОСОБЕННОСТИ ПОСЛЕПОЖАРНОЙ ДИНАМИКИ ЖИВОГО НАПОЧВЕННОГО ПОКРОВА В ИСКУССТВЕННЫХ ФИТОЦЕНОЗАХ ЛИСТВЕННИЦЫ СИБИРСКОЙ СУХОЙ СТЕПИ

Ковылина О.П., Сухенко Н.В., Ковылин Н.В., Бочковская В.С.

В статье представлены результаты обследования живого напочвенного покрова искусственных фитоценозов лиственницы сибирской (Larix sibirica Ldb.), поврежденных низовыми пожарами и произрастающих в условиях сухой степи.

This article presents the results of examination of the living ground cover of the Siberian larch (Larix sibirica Ldb.) artificial plant communities, growing in dry steppes and damaged by ground fires.

Ключевые слова: искусственные фитоценозы, лиственница сибирская (Larix sibirica Ldb.), живой напочвенный покров, пожары

Keywords: artificial plant communities, Siberian larch (Larix sibirica Ldb.), living ground cover, fires

Растительный покров является базово-функциональной основой существования биосферы, как в планетарном, так и в региональном масштабах. Происходящее в настоящее время широкомасштабное обеднение состава и структурное упрощение многих экосистем лишают их оптимальной степени функционирования и стабильности [1]. На территории Хакасии наиболее широко распространены петрофитные варианты настоящих степей, основными эдификато-рами которых являются дерновинные злаки и ксеропетрофиты. В результате усиленного выпаса и разрушения злаковой основы в травостое степей появляются в значительном количестве Artemisia frigida и Carex duriuscula. В соответствии с преобладанием в злаковой синузии определенных жизненных форм в классе формаций настоящих степей выделяются формации мелкодерновинных и крупнодерновиннных злаковых степей [2]. По данным Л.М. Черепнина не меньшим распространением пользуются каменистые сухие степи, относящиеся к крупно-дерновинным настоящим степям и представляющие их пионерные стадии [3]. Они отличаются большим участием видов каменистых местообитаний, обычно седого розеточного и стелющегося разнотравья. В данных условиях созданы и успешно произрастают искусственные лиственничные фитоценозы.

Влияние пожаров на формирование лесных фитоценозов проявляется в из-реживании древостоев, изменении их состава, трансформации живого напочвенного покрова, воздействии на тепловой, водный и химический режимы почв, на фитоклимат, на ход естественного возобновления, то есть на все процессы, протекающие в лесных фитоценозах. Растительность является наиболее чутким индикатором степени воздействия пожаров на экосистемы, влияние пожаров на растительность проявляется как при прямом воздействии на фитоценозы во время пожаров (повреждаются стволы, коневые лапы, ветви и др.), так и при опосредованном воздействии через пирогенные сукцессии. В степных условиях этот фактор влияет на дальнейшее взаимодействие между древесными и травянистыми растениями, что может привести к деградации и дальнейшей гибели искусственных лиственничных фитоценозов.

Исследуемые лиственничные фитоценозы (Larix sibirica Ledeb.) созданы осенью 1987 г. на южном малогумусном среднесуглинистом черноземе. Рядовые посадки представлены четырехрядным насаждением, созданным посадкой 3-летних саженцев по схеме 4x1,5 м (1667 шт./га). Групповые насаждения созданы посадкой 3-летних саженцев лиственницы сибирской (1280 шт./га) и двух видов кустарников во внешних рядах: караганы Бунге (Caragana Bungei Ldb.) и караганы древовидной (Caragana arborescens Lam.).

Цель работы заключалась в обследовании состояния искусственных лиственничных фитоценозов, определении степени влияния низовых пожаров на живой напочвенный покров, изучении послепожарной динамики и прогнозировании его дальнейшего развития. Сохранность деревьев в разных рядах фитоценоза разная. В рядовых и групповых посадках сохранность выше в средних рядах, в шахматных посадках - во внешних рядах. Средняя сохранность деревьев в рядовых посадках в возрасте 23 лет составляет 62,3 %, в групповых посадках - 81,1 %.

Наибольшее число поврежденных пожаром деревьев отмечено в рядовых посадках - 87,3 %, наименьшее в групповых посадках - 81,0 %; наименьшая высота нагара наблюдается в рядовых, наибольшая - в групповых посадках (таблица 1).

Таблица 1 - Высота лиственницы сибирской и высота нагара в разных рядах искусственного фитоценоза, м____

Схема размещения деревьев Высота дерева Сред няя Высота нагара Сред няя

1 2 3 4 1 2 3 4

Рядовая 7,3 7,5 7,1 6,7 7,2 1,6 1,8 1,3 0,9 1,4

Групповая 7,8 7,6 8,2 8,2 8,0 1,8 1,9 1,8 1,3 1,7

Основу живого напочвенного покрова лиственничного фитоценоза с рядовым размещением деревьев составляют виды семейств Asteraceae Dum., Poaceae Barnhart, Apiaceae Lindl., Scrophulariaceae Juss. и Rosaceae Juss. (рисунок 1). В рядовых посадках в год пожара увеличивается количество видов принадлежащих к семейству Asteraceae Dum. (37,3 %), это такие виды как Artemisia glauca Pall. ex Willd., Artemisia sieversiana Willd., Senecio integrifolius (L.) Clairv. и Aster biennis Ledeb. В структуре травостоя полосы появляются такие семейства как, Boraginaceae Juss. (5,9-8,7%), Scrophulariaceae Juss. (5,9%), Dipsacaceae Juss. (4,3-5,9 %). Из состава живого напочвенного покрова исчезают виды семейства Rubiaceae Juss.

о4 «

S

Ь

es £

30

25Н

20

15

10 н

5

к

до пожара Ш в год пожара И 1 год после пожара Н 2 года после пожара И 5 лет после пожара

illl шшй иI я

A ¡A <$

¡у

Г ^

с«- л*

^ -fr е&> nfr

✓ с/с/

fr -fr

Рисунок 1 - Семейственный спектр допожарных и послепожарных ассоциаций искусственных фитоценозов лиственницы сибирской с рядовым размещением деревьев

Через пять лет после пожара общее число видов живого напочвенного покрова в рядовых посадках возрастает на 35,3 %. В составе травостоя появляются новые виды, принадлежащие к семействам Caryophyllaceae Juss. (4,5-5,6 %), Fabaceae Lindl. (4,3-4,5 %) и Plantaginaceae Juss. (4,3 %).

Основу живого напочвенного покрова лиственничного фитоценоза с групповым размещением деревьев составляют виды семейств Asteraceae Dum., Poaceae Barnhart, Apiaceae Lindl., Rosaceae Juss., Ranunculaceae Juss., Brassicaceae Burnett., Boraginaceae Juss., Convolvulaceae Juss., Chenopodiaceae Vent. и Plantaginaceae Juss. (рисунок 2).

o4 «

S H sj es

S"

>>

45403530252015105 0

до пожара

Ш в год пожара 1И1 год после пожара

2 года после пожара

5 лет после пожара

itia «i ш Ii а

с#

v>b ^ v> А

ж V *

о°с? <

С» V

Рисунок 2 - Семейственный спектр допожарных и послепожарных ассоциаций искусственных фитоценозов лиственницы сибирской с групповым размещением деревьев

0

В групповых посадках в год пожара в 3 раза увеличивается количество видов принадлежащих к семейству Asteraceae Dum., это такие виды как Artemisia glauca Pall. ex Willd., Artemisia sieversiana Willd., Senecio integrifolius (L.) Clairv. и Aster biennis Ledeb. В структуре травостоя полосы появляется такое семейство как Scrophulariaceae Juss. (8 %). Из состава живого напочвенного покрова исчезают виды семейств Brassicaceae Burnett., Boraginaceae Juss., Convolvulaceae Juss., Chenopodiaceae Vent. и Ranunculaceae Juss.

Через один год после пожара увеличивается общее число видов на 33,3 %, через два года после пожара общее число видов живого напочвенного покрова в групповых посадках возрастает на 58,3 %. В составе травостоя появляются новые виды, принадлежащие к семействам Rubiaceae Juss., Caryophyllaceae Juss. (5,3-6,7 %), Fabaceae Lindl. и Dipsacaceae Juss. (5,3 %). Через пять лет после пожара наибольшее число видов принадлежит семействам Asteraceae Dum. (33,3 %), Роасеае Barnhart (13,3 %). После пожара полностью исчезают виды семейств Ranunculaceae Juss., Brassicaceae Burnett, Boraginaceae Juss. и Convolvulaceae Juss.

Анализ сообществ на пробных площадях с экологической точки зрения предполагает определение видового сходства и видового разнообразия фитоценоза. С этой целью были рассчитаны коэффициент видового сходства Жаккара, Сёренсена-Чекановского, Стугрен и Радулеску, используемые при экологических исследованиях (таблица 2).

Таблица 2 - Значение коэффициентов видового сходства искусственных лиственничных фитоценозов с рядовым и групповым размещением посадочных мест после низового пожара __

Коэффициент В год пожара Срок после пожара

1 год 2 года 5 лет

Жаккара 0,45 0,70 0,58 0,52

Сёренсена-Чекановского 0,62 0,82 0,73 0,68

Стугрен и Радулеску -0,45 -0,70 -0,58 -0,52

Поскольку число видов зависит от площади, то и в данном случае при учете живого напочвенного покрова придерживались принципа равенства пробных площадей. Через год после пожара видовое сходство участков значительно больше, чем в год пожара и через пять лет после пожара. Значения коэффициента Сёренсена-Чекановского выше, чем Жаккара, однако общая тенденция развития живого напочвенного покрова имеет общую закономерность.

Таким образом, в результате проведенных исследований было установлено, что низовые пожары оказывают значительное влияние на видовое разнообразие и экологическую структуру живого напочвенного покрова искусственных фитоценозов лиственницы сибирской. Основу травянистого яруса исследуемых лиственничных фитоценозов составляют виды, принадлежащие к семействам Asteraceae Dum., Poaceae Barnhart, Apiaceae Lindl. и Rosaceae Juss. Живой напочвенный покров чутко реагирует на воздействие различных экологических факторов, в том числе низовых пожаров. Общей тенденцией послепожарной трансформации живого напочвенного покрова искусственных фитоценозов ли-

ственницы сибирской является усложнение семейственного и видового состава. Так, в первые годы после пожара наблюдается постепенное усложнение и разрастание травянистой растительности насаждений. Восстановление травянистой растительности происходит за счет сохранившихся при пожаре почвенного запаса семян и подземных органов растений, а также наноса семенного материала и вегетативного продвижения растений с сопредельных территорий.

В результате проведенных исследований было установлено, что в условиях сухой степи низовые пожары являются одним из основных факторов трансформации живого напочвенного покрова, изреживания древостоев и как следствие деградации и гибели искусственных лиственничных фитоценозов.

Список использованных источников

1. Антипова, Е.М. Флора северных лесостепей Средней Сибири: диссертация ... док. биол. наук: 03.00.05 /Е.М. Антипова - Томск, 2008. - 819 с.

2. Ламанова, Т.Г. Структурная организация каменистых степей Хакасии: Автореф. дис. канд. биол. наук /Т.Г. Ламанова. - Новосибирск: АН СССР Центральный сибирский ботанический сад, 1978. - 26 с.

3. Черепнин, Л.М. Флора и растительность южной части Красноярского края: Автореф. дис. докт. биол. наук /Л.М. Черепнин. - Ленинград: Академия наук СССР, 1953. - 28 с.