Авторефераты по темам  >>  Разные специальности - [часть 1]  [часть 2]

Процесс естественного возобновления ели Шренка в Прииссыккулье

Автореферат кандидатской диссертации

 

На правах рукописи

 

 

ИСАКОВ Азамат Турганбекович

ПРОЦЕСС ЕСТЕСТВЕННОГО ВОЗОБНОВЛЕНИЯ ЕЛИ ШРЕНКА

В ПРИИССЫККУЛЬЕ

06.03.02 - Лесоведение, лесоводство,

лесоустройство и лесная таксация

 

автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

 

 

 

 

 

 

Красноярск - 2012

Работа выполнена в Институте леса им. П. А. Гана Национальной академии наук Кыргызской Республики и Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте леса им. В. Н. Сукачева Сибирского отделения Российской академии наук

Научные руководители:		кандидат сельскохозяйственных наук Бузыкин Алексей Иванович доктор биологических наук Онучин Александр Александрович
Официальные оппоненты:		доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой лесных культур Сибирский государственный технологический университет Павлов Игорь Николаевич, ФГБОУ ВПО кандидат сельскохозяйственных наук, заместитель директора филиала ФГУП Рослесинфорг ВОСТСИБЛЕСПРОЕКТ Распопин Константин Иванович
Ведущая организация:		ФГБОУ ВПО Уральский государственный лесотехнический университет

 

Защита состоится 28 апреля 2012 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 003.056.01 в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН по адресу: 660036, Красноярск, Академгородок, 50/28.

Факс: (391)243-36-86

e-mail:

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИЛ СО РАН.

Автореферат разослан л____ апреля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор биологических наук, профессора аа Муратова Е. Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Интенсивная эксплуатация еловых лесов Прииссыккулья в течение многих десятилетий с использованием приисковых и сплошных рубок привела к сокращению общей площади этих лесов. В связи с неудовлетворительным возобновлением в настоящее время (2010 г.) 49,6 % еловых лесов Прииссыккулья представлены спелыми и перестойными насаждениями. Такое положение вызывает необходимость изучения процессов естественного возобновления ели Шренка с учетом воздействия экологических факторов, которые сильно разнятся в горных условиях.

Цель исследований - изучение особенностей естественного возобновления ели Шренка под пологом древостоев и на вырубках в Прииссыккулье.

Задачи исследований. В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

• Изучить ход естественного возобновления ели Шренка под пологом разнополнотных насаждений с учетом их возраста;
• Определить влияние различных видов рубок на естественное возобновление ели Шренка;
• Разработать дифференцированную шкалу оценки естественного возобновления ели Шренка с учетом условий местопроизрастания.

Научная новизна. Для еловых лесов Прииссыккулья:

• выявлено влияние видов рубок на естественное возобновление ели Шренка;
• установлена зависимость количества подроста от возраста и полноты насаждения;
• разработан метод оценки естественного возобновления с учетом условий местопроизрастания;
• составлена шкала оценки естественного возобновления ели Шренка, позволяющая оценить его успешность в каждом лесотаксационном выделе.

Практическая значимость. Результаты исследований позволяют дать полную характеристику процессу естественного возобновления ели Шренка под пологом насаждений и на вырубках, а также более эффективно планировать лесохозяйственные мероприятия в еловых лесах Прииссыккулья.

Применение метода оценки естественного возобновления ели Шренка даст возможность объективно оценить успешность естественного возобновления в каждом лесотаксационном выделе.

Защищаемые научные положения:

1. Снижение относительной полноты еловых древостоев до 0,5 посредством проведения добровольно-выборочных рубок не нарушает защитных функций леса, создает благоприятные условия для последующего увеличения запаса древостоя, а также количества возобновления ели Шренка и его роста в высоту;

2. Шкала оценки естественного возобновления ели Шренка позволяет учитывать условия произрастания, дает возможность обосновать необходимость и выбор лесоводственных мероприятий, что в итоге способствует формированию устойчивых и продуктивных насаждений.

Обоснованность выводов обеспечивается:

1. Наличием статистически достаточного количества эмпирических данных, полученных в процессе выполнения полевых работ на пробных площадях;

2. Проведением с помощью современных программных средств математического анализа;

3. Получением оценок достоверности результатов исследования.

ичный вклад. Участие автора заключается в разработке методических положений, проведении исследований, интерпретации результатов, формулировании выводов.

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены на международной научной конференции Рациональное использование и сохранение лесных ресурсов (Бишкек, 2006), международной научно-практической конференции Актуальные проблемы аграрного образования и науки на современном этапе (Бишкек, 2006), международной научно-практической конференции Окружающая среда и устойчивое развитие сельского хозяйства (Бишкек, 2009).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, в т. ч. 1 - по списку ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов и предложений, списка использованной литературы. Работа содержит 121 страниц текста, включающие 14 таблиц, 20 рисунка, 9 приложений и иллюстрирована фотографией. Список литературы включает 183 наименования, в т. ч. 11 зарубежных авторов.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Изучение ели Шренка имеет более чем 100-летную историю, так как все исследователи и путешественники при изучении растительного покрова Тянь-Шаня не могли обойти вниманием резко выделявшийся на общем фоне пояс горно-еловых лесов. Некоторые сведения о лесах, образованных елью Шренка, имеются в работах такого знаменитого путешественника как П. П. Семенов [1867], который при изучении флоры и фауны внутреннего Тянь-Шаня уделял внимание и еловым лесам.

С середины ХХ века в тематике научных исследований института им. П. А. Гана постоянно фигурировали проблемы возобновления еловых лесов, так как занятая ими площадь вследствие неправильно применяемых рубок стала сокращаться быстрыми темпами. Изучением естественного возобновления и способов рубок ели Шренка занимались многие исследователи. В еловых лесах Казахстана эти вопросы решали И. Г. Серебряков [1962], М. А. Проскуряков [1983] и др., на территории Кыргызстана - Л. С. Чешев [1974], Н. К. Камчибеков [1965] и др.

Однако для научно обоснованного и рационального ведения лесохозяйственной деятельности имеющихся работ лесоводственного направления недостаточно. Неполно освещены вопросы, связанные с проведением лесовосстановительных рубок, такие как возобновительный процесс на вырубках, влияние экологических факторов на появление и развитие елового подроста, реакция подроста на изменения, связанные с вырубками, и т. д. Кроме того, не разработана шкала оценки естественного возобновления ели Шренка с учетом этих экологических факторов. Поэтому возникает необходимость детального изучения лесообразовательных процессов еловых лесов в условиях Прииссыккулья для выработки рекомендаций по эффективному ведению лесного хозяйства в регионе.

ГЛАВА 2. ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ;

ХАРАКТЕРИСТИКА ЕЛОВЫХ ЛЕСОВ

Территория Прииссыккулья представляет собой систему горных образований, которая характеризуется сильно расчлененным рельефом. В восточной и центральной частях это широтно-вытянутые цепи высоких хребтов, идущих от горного узла Хан-Тенгри. По расположению хребты группируются в северную, среднюю и южную дуги, разделенные Иссык-Кульской, Нарынской и другими впадинами. Склоны Терскей Ала-Тоо и Кунгей Ала-Тоо, обращенные к котловине оз. Иссык-Куль, обладают сложным разнообразным рельефом, характерной особенностью которого является расчленение глубокими, хорошо выработанными поперечными долинами, в верховьях которых повсеместно видны следы ледниковой деятельности. Длина долин нередко достигает 40 км [Мамытов, Мамытова, 1988].

Иссык-Кульская котловина входит в Северо-Восточную природно-клинматическую область. По климату делится на три района: Западный, Центральный и Восточный, который простирается с запада на восток более чем на 200 км. В западной части котловины атмосферные осадки составляют 100Ц120 мм в год, а в восточной части годовая сумма осадков более 600 мм, что объясняется особенностями рельефа района. Из Боомского ущелья в сторону г. Балыкчи выходят потоки холодного и сухого воздуха, далее по мере продвижения на восток они насыщаются влагой озера, количество осадков увеличивается. Здесь ель Шренка начинает свое распространение по склонам гор [Рязанцева, Калинский, 1969].

Распространение еловых лесов определяется высотой местности и экспозицией склонов. Основные площади этих лесов сосредоточены в Иссык-Кульской административной области (44 %) и приурочены преимущественно к склонам северной экспозиции, где образуют полосу шириной 1000Ц1200 м, нижняя граница которой проходит на абсолютной высоте 1800, верхняя - на высоте 3200 м над ур. м. [Колов, Мусуралиев и др., 2001].

Ель Шренка не образует сплошного пояса, а произрастает отдельными массивами, островками, перемежающимися с полянами, каменистыми осыпями и выходами скал. Характер еловых лесов обусловлен, прежде всего, сильной расчлененностью территории рядом глубоких ущелий. Еловые леса на склонах северных экспозиций чередуются с мезофильными лугами, что зависит от экспозиции, крутизны склонов и прочих факторов. Так, на пологих склонах (менее 15) еловый лес, как правило, заменяется лугом и таким образом еловые леса приобретают островное положение [Быков, 1950].

Как указывает Л. С. Чешев [1971], ель Шренка имеет очень широкий экологический ареал. Она образует продуктивные древостои в таких типах леса как ельник свежий на мощных почвах и ельник влажный на маломощных и среднемощных почвах. Наибольшее распространение получили ельники на свежих маломощных и среднемощных почвах. Поэтому можно считать, что оптимальные лесорастительные условия для ели создаются на пологих склонах с влажными и плодородными почвами. На более крутых склонах и бедных почвах произрастают низкобонитетные еловые древостои. Основной особенностью Иссык-Кульского лесорастительного района [Ган, 1970] является чередование еловых лесов с лугами и лугостепями на северных склонах гор, со степями и лугостепями - на южных склонах.

ГЛАВА 3. МЕТОДЫ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Методы исследования. Изучение хода естественного возобновления ели Шренка в насаждениях, пройденных добровольно-выборочными рубками, проводили на учетных площадках. Подрост учитывался по методике А. И. Бузыкина и А. В. Побединского [1963] на 30Ц35 учетных площадках размером 4 м2, расположенных систематическим способом. На узко-лесосечнных вырубках подрост учитывался на лентах, шириной 1 м.

На постоянных пробных площадях проведено картирование и сплошной перечет деревьев с измерением параметров стволов и кроны, с определением возраста и принадлежности к ярусу древостоя. Возраст подроста определяли по числу мутовок и по годичным кольцам модельных деревьев. Подрост делили на группы: по высоте - до 0,1 м; 0,1Ц0,25; 0,26Ц0,5; 0,51Ц1,0; 1,0Ц2,0; свыше 2 м; по возрасту - всходы до 2 лет, самосев 3Ц5 лет, 6Ц10, 11Ц15 лет и т. д., по состоянию - здоровый, сомнительный, сухой [Бузыкин, Побединский, 1963].

Отнесение подроста к той или иной группе жизнеспособности производили визуально на основании ряда морфологических признаков (цвет и длина хвои; форма кроны, ее протяженность, компактность; прирост по высоте главного и боковых побегов и др.). Эти признаки устанавливались с учетом биологических особенностей ели Шренка, условий местопроизрастания, возраста подроста и т. д.

Для составления шкалы оценки естественного возобновления ели Шренка использовали методику М. А. Проскурякова [1983]. Согласно этой методике успешность естественного возобновления для горных лесов определяется на основе модели обилия лесообразующих пород. Методика построения региональных моделей обилия лесообразующих пород может использоваться в решении ряда лесохозяйственных вопросов.

Для получения основных показателей корреляционного и регрессионного анализа использовалась программа STATISTICA 6.0.

3.2. Объект исследований. В качестве объекта исследований рассматриваются еловые леса Прииссыккулья. Исследования проводили на тестовых участках (постоянных пробных площадях), на которых в разные годы проведены различные виды лесовосстановительных рубок (добровольно-выборочнные, узко-лесосечные и группово-выборочные). Ниже дается краткая характеристика этих пробных площадей. Типы леса указаны по Л. С. Чешеву [1971].

Пробная площадь № 1 заложена в 1996 г. в Григорьевском лесничестве на склоне крутизной 24 северо-восточной экспозиции, абсолютная высота 2400 м над ур. м., тип леса - ельник свежий на среднемощных почвах. Насаждение перестойное, X класса возраста, представлено елью Шренка без примеси других пород. На площади 0,8 га проведена добровольно-выборочная рубка. До рубки полнота составляла 0,8, после рубки осталось средневозрастное насаждение со средней высотой 14,2 м, диаметром ствола 17,6 см, запасом 64,5 м?/га, полнотой 0,5. Дальнейшая хозяйственная деятельность в этом насаждении ориентирована на естественное возобновление.

Пробная площадь № 2 заложена в 1996 г. в Григорьевском лесничестве на высоте 2550Ц2600 м над ур. м. Склон северо-западной экспозиции, крутизной 20. Насаждение спелое, VIII класса возраста, 10Е, тип леса - ельник свежий на маломощных почвах. В 1996 г. проведена добровольно-выборочнная рубка на площади 1,8 га. До рубки полнота составляла 0,8. После рубки осталось средневозрастное насаждение 10Е со средней высотой 14,7 м, диаметром 21,1 см и полнотой 0,5 с предпосылкой для естественного возобновления.

Пробная площадь № 3 заложена в Ананьевском лесничестве в квартале № 20, лесотаксационных выделах № 1 и № 9. Средняя крутизна склона 24, высота местности 2400Ц2500 м над ур. м., площадь пробы - 4,3 га. Возраст древостоя 80Ц120 лет, с преобладанием приспевающих деревьев. Тип леса - ельник свежий на маломощных почвах. До проведения добровольно-выбонрочных рубок полнота насаждения составляла 0,5. После рубки на пробной площади осталось низкополнотное еловое насаждение со средней высотой 15,9 м, средним диметром 20,8 см, полнотой 0,2, что является рединой. На участке предусматривалось равномерно по прогалинам провести искусственную лесопосадку.

Контроль. В качестве контрольного участка для пробных площадей № 1, № 2, и № 3 взято насаждение площадью 0,8 га в Григорьевском лесничестве на склоне крутизной 25 северо-восточной экспозиции. Абсолютная высота местности 2450 м над ур. м., тип леса - ельник свежий на среднемощных почвах. Насаждение перестойное, X класса возраста, состав 10Е. Средний диаметр насаждения составляет 22,4 см, средняя высота - 16,3 м, запас древесины - 128,4 м?/га и полнота - 0,8.

Пробная площадь № 4. Для изучения воздействия искусственно создаваемых локон и влияния их размера на естественное возобновление ели Шренка в 1999 г. в еловом лесу Ак-Сууйского опытного хозяйства (квартал № 56, выдел № 23) в ельнике свежем на среднемощных почвах были заложены постоянные пробы, пройденные группово-выборочными рубками. Склон северной экспозиции, крутизна склона 25Ц30, высота над уровнем моря 2200 м. Полнота насаждения до рубки составляла 0,7, средний диаметр 42 см, средняя высота 30,3 м. Из насаждения убраны деревья, растущие куртинами, а также отдельно стоящие, мешающие росту молодняка. После проведения рубки осталось насаждение со средним диаметром 33 см, средней высотой 25 м. Диаметр первого окна - 15 м, второго - 25 и третьего - 35 м. В качестве контроля взят участок под пологом насаждения со схожими таксационными показателями, в тех же экологических условиях, с полнотой 0,8.

Пробная площадь № 5. Пробная площадь заложена Л. С. Чешевым в 1969 г. в еловом лесу Каракольского лесхоза на склоне крутизной 25 северо-западной экспозиции в ельнике свежем на высоте 2500 м над ур. м. Почвы средней мощности, развитые на гранитах. Здесь проводились узко-лесосечнные рубки с разной шириной. Ширина первой вырубки составляет 40 м, длина 238 м; ширина второй - 30 м, длина 198 м, ширина третьей - 20 м, длина 220 м; ширина четвертой вырубки - 15 м, длина 200 м. Все вырубки расположены длинной стороной вдоль склона. Межполосное пространство оставлено равным приблизительно тройной ширине полосы.

Объем выполненных работ. Учет естественного возобновления ели Шренка на вырубках и в насаждениях, пройденных добровольно-выборочнынми рубками, проводился на 150 учетных площадках и на лентах, общей протяженностью около 2100 м.

Анализ подроста ели Шренка под пологом леса проводился на основе данных 441 круговых площадок, площадью 500 м2, заложенных в процессе производственной инвентаризации леса, основанной на технологии выборочно-статистического метода.

Для построения модели густоты ели Шренка по методике М. А. Проскурякова [1983] заложены и описаны 2949 круговых площадок, размером 16 м2.

ГЛАВА 4. ЕСТЕСТВЕННОЕ ВОЗОБНОВЛЕНИЕ ЕЛИ ШРЕНКА

ПОД ПОЛОГОМ ЛЕСА

Ранее для еловых лесов Кыргызстана не проводилось работ, в которых успешность естественного возобновления рассматривалась бы как функция, зависящая от возраста и полноты древостоев, определяющих экологические условия под пологом леса. Отдельные авторы [Камчибеков, 1970; Чешев, 1971; Щербаков, 2001; Асанов, 2004; и др.] отмечали влияние полноты древостоя на естественное возобновление в зависимости от поясности, но воздействие возраста в сочетании с полнотой не изучалось. Поэтому был рассмотрен лесовосстановительный процесс под пологом древостоев в Джеты-Огузском лесхозе и Ак-Сууйском лесном опытном хозяйстве. Предварительно нами были обработаны материалы лесоустройства, проведенного в еловых лесах Прииссыккулья в 2006 году.

В результате установлено, что в районе исследований в ходе естественного возобновления наблюдается определенная закономерность. Возобновление ели Шренка под пологом леса успешнее всего происходит при полнотах 0,4Ц0,6 в перестойных насаждениях, в спелых и приспевающих - менее успешно. Видимо, это связано с биологическими особенностями ели. П. А. Ган [1970] отмечает, самый интенсивный рост и развитие горных темнохвойных лесов приходится на 60Ц120-летний возраст. В этом возрасте древостой интенсивно растет и накапливает органическую массу, наиболее полно осваивая почвенную толщу, извлекая из нее максимальное количество влаги и элементов питания. Это приводит к иссушению почвы, что подавляет развитие процесса естественного возобновления. С увеличением возраста происходит естественное изреживание древостоя, снижение его текущего прироста, возрастание освещенности под пологом и усиление распада органических остатков в процессе биологического круговорота веществ. Благодаря изреживанию, улучшаются почвенные и грунтовые условия существования каждой особи, ослабевает степень конкурентного давления со стороны древостоя и под его пологом увеличивается не только количество подроста, но и продолжительность жизни.

В высокополнотных древостоях возраст и количество ели Шренка имеют отрицательную корреляцию. Это свидетельствует о том, что в высокополнотных насаждениях по мере увеличения их возраста создаются неблагоприятные условия для подроста. При увеличении полноты до 0,7 и выше возобновление ухудшается за счет накопления мощного слоя подстилки в результате замедленного ее разложения. Установлено, что задержание осадков прямо пропорционально фитомассе лесных экосистем [Карпачинский, 1981], которая, в свою очередь, может быть условно выражена также полнотами [Родин, 1968]. По данным некоторых авторов [Матвеев, 1973; Гапаров, 2007], высокополнотные насаждения задерживают осадков на 15Ц20 % больше, чем среднеполнотные. Кроме этого, с увеличением возраста у ели Шренка формируется более плотная крона за счет увеличения длины хвои и продолжительности ее жизни (до 27 лет), что повышает задержание осадков на 5Ц7 % по сравнению с молодыми древостоями. В совокупности при полноте насаждения 0,7Ц0,8 потери на перехват жидких осадков составляют 47 %. Все эти факторы (недостаток количества осадков, низкая освещенность, относительно низкая температура воздуха) приводят к замедлению разложения подстилки и, соответственно, к ухудшению условий для прорастания семян ели.

На естественное возобновление ели Шренка также оказывает влияние и крутизна склонов. Полученные нами данные свидетельствуют, что имеется довольно высокая корреляция между численностью подроста (N) и крутизной склонов (x). Связь этих показателей для насаждений разной полноты (P) отображается приведенными ниже регрессионными уравнениями.

низкополнотные насаждения (Р = 0,1Ц0,3): N = 95,3 exp(0,0398х),r = 0,75, p<0,05;

среднеполнотные насаждения (Р = 0,4Ц0,6): N = 233,9 exp(0,035х),r = 0,73, p<0,05;

высокополнотные насаждения (Р = 0,7Ц1,0): N = 85,4 exp(0,0532х),r = 0,89, p<0,05.

Полученные коэффициенты корреляции показывают связь количества подроста ели с крутизной склонов в насаждениях разной полноты без учета возраста. Однако, как отмечено выше, возраст насаждения играет не последнюю роль в естественном возобновлении ели. Поэтому целесообразно было оценить тесноту связи количества подроста и возраста материнского древостоя для склонов разной крутизны (табл. 1).

Таблица 1. Зависимость количества подроста (N) от крутизны склона (x),

возраста и полноты древостоя

Возраст древостоя	Крутизна склона	Кол-во моделей	Уравнение регрессии	r	p
Полнота древостоя 0,1Ц0,3
Молодые (до 60 лет)	пологие		Ц	Ц	Ц
	крутые	5	у = 3,553exp(0,136x)	0,96	0,008
	очень крутые	10	у = 7,489exp(0,097x)	0,92	0,027
Средневозрастные (61Ц100 лет)	пологие	5	у = 34,927exp(0,101x)	0,84	0,078
	крутые	6	у = 72,839exp(0,058x)	0,98	0,000
	очень крутые	5	у = 41,126exp(0,054x)	0,95	0,014
Спелые (101Ц140)	пологие		Ц	Ц	Ц
	крутые	10	у = 145,36exp(0,034x)	0,75	0,012
	очень крутые	4	у = 0,235exp(0,186x)	0,92	0,08
Перестойные (141 и выше)	пологие	9	у = 23,601exp(0,157x)	0,88	0,048
	крутые	20	у = 97,186exp(0,063x)	0,89	0,001
	очень крутые	8	у = 12,61exp(0,095x)	0,94	0,005
Полнота древостоя 0,4Ц0,6
Молодые (до 60 лет)	пологие
	крутые	19	у = 138,586exp(0,055x)	0,79	0,000
	очень крутые	8	у = 4,259exp(0,138x)	0,9	0,002
Средневозрастные (61Ц100 лет)	пологие	5	у = 45,499exp(0,173x)	0,94	0,017
	крутые	16	у = 120,302exp(0,052x)	0,81	0,000
	очень крутые	5	у = 45,417exp(0,067x)	0,97	0,005
Спелые (101Ц140)	пологие	4	у = 120,08exp(0,093x)	0,83	0,167
	крутые	18	у = Ц24,11+29,73х	0,88	0,000
	очень крутые	4	у = Ц2146,7+73,95х	0,93	0,074
Перестойные (141 и выше)	пологие	7	у = 74,756exp(0,14x)	0,92	0,003
	крутые	12	у = Ц142,6+36,22х	0,88	0,000
	очень крутые	5	у = 75,301exp(0,068x)	0,98	0,004
Полнота древостоя 0,7Ц1,0
Средневозрастные (61Ц100 лет)	пологие	3	у = 64,8exp(0,105x)	0,99	0,094
	крутые	11	у = 91,368exp(0,056x)	0,95	0,000
	очень крутые	6	у = 36,069exp(0,073x)	0,98	0,020
Спелые (101Ц140)	пологие
	крутые	9	у = 18,793exp(0,104x)	0,92	0,000
	очень крутые		Ц	Ц	-
Перестойные (141 и выше)	пологие		Ц	Ц	Ц
	крутые	7	у = 13,637exp(0,086x)	0,92	0,028
	очень крутые

Примечание: Пологие склоны до 15; крутые - от 16 до 35 и очень крутые - от 36 и выше, r - коэффициент корреляции, p - уровень значимости.

Связь количества подроста и крутизны склона возрастает при учете возраста насаждения. Полученные уровни значимости коэффициентов корреляции позволяют (за исключением нескольких случаев, где p выше 0,05 из-за малой выборки) сделать вывод о достоверной связи количества подроста и крутизны склона (см. табл. 1).

ГЛАВА 5. ЕСТЕСТВЕННОЕ ВОЗОБНОВЛЕНИЕ ЕЛИ ШРЕНКА

НА ВЫРУБКАХ И В НАСАЖДЕНИЯХ ПРОЙДЕНЫХ РУБКАМИ

5.1. Влияние узко-лесосечных рубок на естественное возобновление ели Шренка. Возобновление леса на вырубках зависит от видового состава травяно-кустарничкового и напочвенного покрова, его обилия, проективного покрытия. По мере увеличения густоты травяного покрова условия для появления всходов ухудшаются, этот процесс способствует образованию дернины и иссушает верхние горизонты почвы. Его заглушающее действие усиливается в связи с медленным ростом всходов ели в первое десятилетие. Учитывая эту ситуацию, мы изучали динамику травяного покрова на вырубках разной ширины (15, 20, 30 и 40 м) на пробной площади № 5, заложенной на узко-лесосечных вырубках Л. С. Чешевым в 1969 г. в Каракольском лесхозе.

На всех вырубках видовой состав травянистой растительности довольно разнообразен. Проективное покрытие составляет 95Ц100 %, задерненность - 65Ц75 %, причем, чем шире вырубка, тем эти показатели выше. В настоящее время вырубки заросли рябиной тянь-шаньской (Sorbustianschanica) и кустарниками (шиповник, жимолость).

Сравнивая распределение лиственных деревьев и кустарников на вырубках разной ширины (самой широкой - 40 м и самой узкой - 15 м), можно заметить, что на вырубке шириной 40 м кустарники сосредоточены в основном в центральной ее части, где сомкнутость их полога составляет 0,6, а ближе к стенам леса сомкнутость снижается до 0,4. Количество естественного возобновления и подроста, наоборот, увеличивается по мере приближения к стене леса (рис. 1б). Совершенно иная картина представлена на вырубке шириной 15 м. Здесь лиственные рассредоточены по вырубке более равномерно, имеют сомкнутость полога 0,2, при этом наблюдается хорошее возобновление ели Шренка в центральной части вырубки (рис. 1а).

 

 

Рис. 1. Встречаемость самосева и подроста ели Шренка (1) и сомкнутость полога лиственных деревьев и кустарников (2) в зависимости от расстояния до стен леса для вырубок шириной 15 метров (а) и 40 метров (б). Расстояние, м.

В целом процесс естественного возобновления на рассматриваемых нами узко-лесосечных вырубках в еловых лесах Прииссыккулья сдерживается сильным развитием травянистой растительности - злаков и мезофитного лесного разнотравья. Обильному разрастанию травяного покрова способствует высокое плодородие и достаточное увлажнение лесных почв. В этих условиях естественное возобновление вырубок растягивается на долгий период. На сегодняшний день, когда возраст вырубки составляет почти 40 лет, можно сказать, что процесс естественного возобновления только начался. Наблюдается относительное влияние ширины вырубки на разрастание как травянистой растительности, так и лиственных кустарников, а также на их распределение внутри вырубки и, как следствие этого, на процесс естественного возобновления ели.

5.2. Влияние добровольно-выборочных рубок на естественное возобновление и на ежегодный прирост в высоту ели Шренка. С целью изучения влияния добровольно-выборочных рубок разной интенсивности на возобновление еловых лесов Прииссыккулья еще до наших исследований в 1996 г. Н. Г. Бысько были заложены пробные площади № 1 и № 3. Полнота насаждений на пробе № 1 в то время была 0,5, на № 3 - 0,2, на контроле - 0,8. Общее количество подроста на пробе № 1 составляло в среднем 3,9 тыс. шт./га, на пробе № 3 - 7,4, на контрольном участке - 5,9 тыс. шт./га. Проведенные нами исследования через 10 лет (2006 г.) на указанных пробах показали, что естественное возобновление ели на пробной площади № 1 протекает удовлетворительно. На период наблюдений, т. е. через 10 лет после проведения добровольно-выборочных рубок, полнота насаждения составила: на пробе № 1 - 0,6, на пробе № 3 - 0,3, на контроле - 0,9. Количество подроста на пробе № 1 увеличилось в 3 раза по сравнению с начальным и достигло 11,3 тыс. шт./га, а на контроле изменилось незначительно и составило 6,2 тыс. шт./га. На пробной площади № 3 количество подроста сократилось с 7,4 тыс. шт./га до 2,9 тыс. шт./га, т. е. на 60,2 %. Такой высокий процент отпада подроста обусловлен изменениями условий освещения и разрастанием напочвенного покрова, создавшими определенные препятствия для сохранения хвойного подроста. Количество отпавшего подроста на пробной площади № 1 и на контрольном участке составило 28,6 % и 45,8 % соответственно. Доля предварительного возобновления в общем количестве подроста и самосева составляет: 31 % на пробной площади № 1; 58,6 % - на пробной площади № 3 и 51,2 % - в контроле. Из этого следует, что процент последующего возобновления варьирует от 41 до 69 % в зависимости от интенсивности рубки.

Следует отметить, что важным показателем жизнеспособности подроста является прирост его в высоту. Текущий прирост, как комплексный показатель, определяет состояние подроста. Однако прирост может характеризоваться не только жизнедеятельностью самих растений, но и влиянием на них различных факторов, в том числе и лесохозяйственных мероприятий, а именно - рубок. На контроле у молодых елей в течение всего периода наблюдений существенных изменений в среднем годичном приросте в высоту не произошло. На пробной площади № 1 в ельнике свежем на среднемощных почвах, где рубкой полнота насаждения была доведена до 0,5, изменения прироста у подроста очевидны. До проведения рубки средний прирост ели на пробе № 1 был примерно равен таковому на контроле. После проведения рубки средний прирост побегов на пробе № 1 снизился на 1,2 см, т. е. в 1,3 раза и максимальное значение его составило 10 см. Это реакция подроста на изменение среды. Такой прирост наблюдался в течение двух лет - 1996Ц1997 гг. (период адаптации). Последующие годы характеризуются интенсивным увеличением прироста. В среднем он был равен 8,7 см/год, что почти в два раза больше этого показателя на контроле.

На пробной площади № 3, где рубками насаждение было доведено до полноты 0,2, до рубки средний прирост был выше такового на пробной площади № 1 в среднем на 2 см. После проведения рубки средний прирост в высоту снизился до 2 см (2,5 раза). Здесь максимальное значение прироста достигает 11,7 см на десятый год после рубки, в то время как этот же показатель на участке № 1 составил 26 см. Если на пробе № 1 средний ежегодный прирост составлял 8,7 см, то на пробе № 3 - всего 3,8 см.

Оценка состояния подроста ели Шренка предварительного и последующего возобновления свидетельствует о специфике адаптации молодого поколения к экологическим условиям, складывающимся в результате добровольно-выборочных рубок разной интенсивности.

В десятилетней динамике годичного прироста ели в высоту на пробной площади № 1 выделяются два этапа: первый - адаптация подроста к условиям вырубки, второй - интенсивное увеличение его прироста. На пробной площади № 3 средний ежегодный прирост оказался ниже и даже не достиг того показателя, который был до рубки.

5.3. Группово-выборочные рубки. Наблюдения на группово-выборочнных вырубках проводились в течение пяти вегетационных сезонов (2004Ц2008 гг.) на пробной площади № 4. Предварительное возобновление в окнах состояло только из самосева ели, возраст которого не превышал четырех лет. Всходы ели появлялись ежегодно, но их обилие отличалось по годам. Отмирание предварительного возобновления было высоким, а количество отмершего - различным в окнах разного диаметра. Анализ полученных данных показал, что на всех участках, включая контрольную пробную площадь, появляется приблизительно одинаковое количество всходов, но лучшая приживаемость и лучший прирост был в окнах диаметром 15 и 25 м. На этих участках развитие травяного покрова оказалось не столь буйным, как в окне диаметром 35 м. Проективное покрытие здесь составляет 50Ц60 %. Видовой состав травянистой растительности представлен в основном мятликом луговым (PoapratensisL.), ежей сборной (Dactylisglomerata L.). Из широколиственных травянистых растений часто встречается аконит высокий (AconitumexcelsumRchd.). Высота травяного покрова составляет 40Ц50 см.

В окне диаметром 35 м преобладает самосев ели и подрост рябины тянь-шаньской (Sorbustianschanica), барбариса разноножковового (Berberishetoropoda) и других мелких кустарников. На этих вырубках в первые годы ель быстро захватывала пространство, но затем начинала угнетаться конкурирующей травяной и кустарниковой растительностью. В последующие годы в этом окне естественное возобновление ели было существенно меньше из-за обильного напочвенного покрова. Травяной покров представлен в основном злаками, такими как мятлик луговой (PoapratensisL.), ежа сборная (DactylisglomerataL.), коротконожка перистая (BrachypodiumpinnatumL.), бор развесистый (MilliumeffusumL.), регнерия тянь-шаньская (Roegneriatianshanica) и другими видами. Проективное покрытие составляет 80Ц90 %, задерненность - 50 %, высота травостоя - 60Ц70 см. Всходы появляются по краям окна и под пологом мелких кустарников. Таким образом, в окнах, образованных группово-выборочными рубками, создаются оптимальные условия для развития напочвенного покрова, причем, чем больше размер окна, тем богаче видовой состав травянистой растительности.

На контрольном участке под пологом насаждения полнотой 0,8 обнаружены только сеянцы не старше 6 лет, из которых 85 % - это самосев до трех лет. Этот же показатель для окон диаметром 15 и 25 м равен 63 % и 65 % соответственно. Самосев под пологом насаждения сильно угнетен высокой задерненностью, сухостью почвы и нехваткой света, доля здорового самосева составляет всего 19 %. Основной причиной угнетенного состояния самосева на всех окнах является конкуренция со стороны травянистой растительности и, причем, чем больше размер окна, тем она сильнее развита.

ГЛАВА 6. МЕТОД И ШКАЛА ОЦЕНКИ

ЕСТЕСТВЕННОГО ВОЗОБНОВЛЕНИЯ ЕЛИ ШРЕНКА

Одним из главных критериев для проведения лесоводственных мероприятий в лесах является наличие подроста и его количество или численность на единицу площади. Поэтому очень важное значение имеет правильная оценка успешности естественного возобновления, от которого зависит своевременность назначения большинства лесовосстановительных мероприятий. Для того чтобы оценить успешность естественного лесовозобновления, необходимо иметь оценки численности (густоты) и размещения подроста по площади. Эти показатели в значительной степени обусловливают строение, структуру древостоя и в конечном итоге производительность насаждения [Кузьмичев, 1977; Свалов, 1979].

• Основываясь на изученных особенностях роста ели Шренка в молодом возрасте и специфике отпада, Л. С. Чешев [1974] разработал шкалу оценки естественного возобновления данной породы. По этой шкале весь самосев и подрост ели делится на три высотные группы: к первой относится самосев до 20 см высоты, ко второй - 21Ц50 см и к третьей - подрост выше 50 см. Для определения успешности естественного возобновления ели учет самосева и подроста следует вести по указанным высотным группам, а окончательную оценку давать по численности благонадежного подроста выше 50 см в количестве 2000 шт./га. Для этого данные перечета умножаются на соответствующие переводные коэффициенты, учитывающие отпад самосева, и суммируются. Переводной коэффициент для первой группы высот (до 20 см) равен 0,2, второй группы высот (21Ц50 см) - 0,4 и третьей (выше 50 см) - 1,0. Таким образом, стандартным подростом в еловых лесах Кыргызстана принимается жизнеспособный (благонадежный) подрост, достигший высоты 0,5 м и выше. Это шкала отличается тем, что ею легко пользоваться, и она универсальна.

Софронов, Волокитина и др. [2003] предлагают для условий Сибири принять в качестве стандарта подрост высотой более 1,5 м в количестве 1000 шт./га для того, чтобы возобновление считалось успешным. Для подроста высотой 0,51Ц1,5 м принят коэффициент 0,5; для подроста высотой 0,21Ц0,5 - коэффициент 0,2 и т. д. По шкале Чешева, стандартным является подрост высотой 0,5 м и в количестве 2000 шт./га. Если применить коэффициент шкалы, разработанной для условий Сибири (0,5), то по шкале Л. С. Чешева к периоду, когда подрост достигнет высоты 1,5 м, его тоже должно остаться 1000 шт./га. В этом аспекте эти две шкалы, разработанные для разных лесорастительных условий, близки. Но если для хвойных лесов Сибири густота насаждения 1000 шт./га является нормой к возрасту спелости, то для еловых лесов Прииссыккулья нормой является 600Ц700 шт./га [Венгловский и др., 2006]. Становится очевидным, что шкала Чешева является более жестким нормативом.

Кроме того, шкала Л. С. Чешева разработана без учета условий произрастания, т. е. при одних и тех же количественных и качественных показателях возобновления, независимо от типа леса, дается одинаковая оценка возобновления.

Как один из вариантов дифференцированного подхода к оценке успешности естественного возобновления в лесах Тянь-Шаня, М. А. Проскуряков [1983] предложил для горных лесов построить модель встречаемости лесообразующих пород на основе абсолютной высоты местности и прихода прямой солнечной радиации. предложенная им методика построения региональных моделей встречаемости лесообразующих пород может применяться в решении ряда лесохозяйственных вопросов. В нашей работе она использовалась для оценки естественного возобновления. В соответствии с вышеуказанной методикой нами построена региональная модель встречаемости ели Шренка для Иссык-Кульского лесхоза (рис. 2).

Шкала оценки естественного возобновления Л. С. Чешева является очень жестким однозначным нормативом, который рассчитан для оценки естественного возобновления в благоприятных для появления естественного возобновления лесорастительных условиях. Так, в лучших лесорастительных условиях (пологие склоны) с сильным задернением почв и развитым напочвенным покровом по методике Чешева нормативом будет являться густота подроста 2000 шт./га, что по нашим наблюдениям аявляется чрезмерным: в таких условиях бывает достаточно 800Ц1000 шт./га [Венгловский и др., 2006].

Методика М. А. Проскурякова учитывает экологические условия конкретных площадей и выделов путем определения встречаемости или занятости участков елью (в %) в зависимости от условий местопроизрастания. Если по Л. С. Чешеву возобновление считается удовлетворительным, когда количество здорового подроста ели, приведенного к высоте подроста более 50 см, на одном гектаре больше 2000 шт. (далее благонадежный подрост), то по методике Проскурякова, например, для Иссык-Кульского лесхоза, максимальная встречаемость (Рmax) по модели - 74 % (см. рис. 2).

Градации прихода солнечной радиации, ккал*см2/год

Рис. 2. Графическая модель встречаемости ели Шренка в зависимости от инсоляции

(прихода солнечной радиации) склона и абсолютной высоты местности

для Иссык-Кульского лесхоза.

В этой связи представляется целесообразным обсудить адекватный подход к оценке естественного возобновления ели Шренка на основе положительных элементов этих методов: простоты и конкретности шкалы Чешева и учета экологических условий методики Проскурякова.

В качестве примера возьмем участок, расположенный на высоте 2550 м над ур. моря с инсоляцией 110 ккал*см2/год в Иссык-Кульском лесхозе. Для этих условий находим по модели возможную встречаемость ели, в данном случае она будет равна 45 % (см. рис. 2). Количество благонадежного подроста, которое необходимо, чтобы возобновление на этом участке считалось удовлетворительным, находим по формуле:

,

гдеN - требуемое количество здорового подроста и самосева для удовлетворительного возобновления; С - требуемое количество самосева и подроста по шкале Л. С. Чешева; Pв - возможная встречаемость ели по модели и Pmax - максимальная встречаемость ели по модели.

Таким образом, в данных экологических условиях возобновление будет считаться удовлетворительным, если количество здорового подроста ели будет не менее 1200 штук на одном гектаре. На этой же высоте, но при инсоляции 60 ккал*см2/год, возможная встречаемость ели составляет 62 %. Следовательно, необходимое количество благонадежного подроста для удовлетворительного возобновления должно быть не менее 1700 шт./га и т. д.

На основе рассмотренной методики изучения лесовосстановительных процессов нами разработаны шкалы оценки естественного возобновления ели Шренка для Иссык-Кульского, Джеты-Огузского и Каракольского лесхозов и на их основе разработана обобщенная шкала оценки естественного возобновления еловых лесов Прииссыкулья (табл. 2).

Таблица 2. Шкала оценки естественного возобновления ели Шренка

для лесов Иссык-Кульского лесорастительного района (фрагмент)

Оценка возобновления	Экспозиция склона
	С; СВ; СЗ			В; З
	Высотные группы, см
	до 20 см	21Ц50 см	51 см и выше	до 20 см	21Ц50 см	51 см и выше
Для пологих склонов (до 15)
Нижний подпояс
Удовлетво-рительное	>4500	>2300	>900	>2500	>1300	>500
Слабое	2000Ц4500	1000Ц2300	400Ц900	1000Ц2500	500Ц1300	200Ц500
Неудовлетво-рительное	<2000	<1000	<400	<1000	<500	<200
Средний подпояс
Удовлетво-рительное	>5000 >1000	>2500 1000	>1000	>3000 >600	>1500 >600	>600
Слабое	2000Ц5000	1000Ц2500	400Ц1000	1200Ц3000	600Ц1500	250Ц600
Неудовлетво-рительное	<2000	<1000	<400	<1200	<600	<250
Верхний подпояс
Удовлетво-рительное	>5000	>2500	>1000	>3500	>1800	>700
Слабое	2000Ц5000	1000Ц2500	400Ц1000	1500Ц3500	800Ц1800	300Ц700
Неудовлетво-рительное	<2000	<1000	<400	<1500	<800	<300

ВЫВОДЫ

• Установлены закономерности хода естественного возобновления ели Шренка в насаждениях разной полноты в зависимости от возраста насаждения. В перестойных насаждениях наблюдается успешное возобновление ели Шренка при средних полнотах (0,4Ц0,6). Снижение полноты до 0,3 и ниже препятствует возобновлению из-за избыточного освещения и мощного травяного покрова, но с повышением возраста материнского полога наблюдается увеличение количества подроста и самосева. При полноте 0,7 и выше возобновление ухудшается из-за накопления мощного слоя подстилки.
• Установлено влияние различных способов рубок на процесс естественного возобновления. По прошествии почти 40 лет на узколесосечных вырубках процесс естественного возобновления находится в начальной стадии. Причиной сдерживания естественного возобновления ели столь длительный период является развитие травянистой растительности, а именно злаков и мезофитного лесного разнотравья. В таких жестких условиях ель в качестве субстрата выбирает органические остатки, причем, чем больше ширина вырубки, тем большее количество подроста расположено на органических остатках.
• Добровольно-выборочные рубки в еловых лесах Прииссыккулья следует проводить с вырубкой не более 50 % запаса древесины. Полнота насаждения при этом виде рубок не должна снижаться до величин, меньших чем 0,5. При таком режиме добровольно-выборочных рубок не нарушаются водно-физические свойства почв, не допускается буйное разрастание напочвенного покрова, достигается лучшее естественное возобновление ели Шренка, улучшается жизненное состояние оставшегося древостоя, которое выражается в увеличении запаса древесины. Поскольку через 10 лет после рубки запас увеличился на 51,2 % (см. гл. 5), то при проведении добровольно-выборочных рубок с изъятием не более чем 50 % запаса период рубки будет составлять 20 лет.
• Ход естественного возобновления в окнах в значительной степени зависит от их размеров. Успешнее естественное возобновление ели Шренка протекает при диаметре окна не более средней высоты насаждения. При большем размере окна количество подроста уменьшается. Это обусловлено возрастанием проективного покрытия и мощности травяно-кустарничкового яруса.
• Для оценки успешности естественного возобновления ели Шренка разработан и предложен метод, учитывающий абсолютную высоту местности, экспозицию и крутизну склона. Он дает возможность определить оптимальное количество подроста, необходимого для успешного возобновления каждого участка отдельно, и, следовательно, более точного обоснования необходимости и выбора видов лесоводственных мероприятий, способствуя тем самым формированию высокополнотных, устойчивых и продуктивных насаждений.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

Статьи в рецензируемых журналах из списка ВАК:

1. Исаков А. Т., Бузыкин А. И. Метод оценки естественного возобновления еловых лесов Прииссыккулья // Хвойные бореальной зоны. - 2008. - XXV, № 3Ц4. - 1 п. л. (лично автором - 0,7 п. л.).

В других изданиях:

2. Исаков А. Т. Шкала оценки естественного возобновления ели Шренка // Лесная таксация и лесоустройство. - Красноярск, 2005. - 0,5 п. л. (лично автором - 0,5 п. л.).

3. Исаков А.Т., Болдинская Р. А., Иванченко Л. И. Влияние добровольно-выборочных рубок на физические свойства почв и ежегодный прирост подроста ели Шренка в средней части елового пояса // Лесоводственные и лесокультурные исследования в Кыргызстане. - Бишкек. - 2006. - № 19. - 0,44 п. л. (лично автором - 0,24 п. л.).

4. Исаков А. Т., Венгловский Б. И. Естественное возобновление ели Шренка в ущелье Кичи-Орукту Тюпского лесхоза // Лесоводственные и лесокультурные исследования в Кыргызстане. - Бишкек. - 2006. - № 19. - 0,5 п. л. (лично автором - 0,4 п. л.).

5. Исаков А. Т. Влияние добровольно-выборочных рубок разной интенсивности на прирост в высоту подроста ели Шренка // Рациональное использование и сохранение лесных ресурсов, материалы междунар. науч. конф., 3Ц7 окт. 2006 г. - Бишкек, 2006. - 0,47 п. л. (лично автором - 0,47 п. л.).

6. Исаков А. Т. Еловые леса Прииссыккулья и пути их восстановления // Вестник Кыргызского аграрного университета. - Бишкек, 2006. - 0,31 п. л. (лично автором - 0,31 п. л.).

7. Исаков А. Т. Эколого-лесоводственная оценка естественного возобновления ели Шренка. - Бишкек: Илим, 2008. - 2,75 п. л. (лично автором - 2,75 п. л.).

8. Исаков А. Т., Асаналиева Н. А. Влияние локон на естественное возобновление ели тянь-шаньской // Вестник Кыргызского аграрного университета № 1(12). - Бишкек, 2009. - 0,3 п. л. (лично автором - 0,2 п. л.).

9. Исаков А. Т. Связь встречаемости и количества подроста и самосева ели Шренка в различных лесорастительных условиях // Вестник КРСУ. - № 4. - Бишкек, 2010. - 0,62 п. л. (лично автором - 0,62 п. л.).

УОП ИЛ СО РАН

Заказ № 32 тираж 100 экз.

     Авторефераты по темам  >>  Разные специальности - [часть 1]  [часть 2]