Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по сельскому хозяйству
На правах рукописи
Исангулов Фаиль Саибович
ФОРМИРОВАНИЕ ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМ НА ОБЛЕСЕННЫХ КРУТОСКЛОНАХ БЕЛЕБЕЕВСКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ
06.03.02 - Лесоведение, лесоводство, лесоустройство и лесная таксация
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук
Уфа - 2012
Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Башкирский государственный аграрный университет
Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Габдрахимов Камиль Махмутович;
Официальные оппоненты: Нагимов Зуфар Ягфарович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, ФГБОУ ВПО Уральский государственный лесотехнический университет, заведующий кафедрой лесной таксации и лесоустройства;
Щербаков Максим Борисович, кандидат сельскохозяйственных наук, начальник отдела лесного хозяйства, благоустройства и лесопарковых работ МУП Горзеленхоз г. Уфа РБ.
Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологии Уфимского научного центра РАН
Защита состоится 30 марта 2012 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.281.01 при Уральском государственном лесотехническом университете по адресу: 620100, г. Екатеринбург, Сибирский тракт, 37, УГЛТУ, УЛК - 1, ауд. 401.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО Уральский государственный лесотехнический университет.
Автореферат разослан __ февраля 2012 г.
Ученый секретарь диссертационного совета Бачурина Анна Владимировна ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Защитные лесные насаждения играют важную роль в стабилизации экологических систем. Они вносят изменения в экологическое и биологическое равновесие территории путем создания своеобразного микроклимата на почвах, предотвращают деградацию земель и повышают продуктивность сельскохозяйственных угодий. Хозяйственная деятельность человека по мере своего развития привела к усилению антропогенного воздействия на природную среду, в том числе на лесные экосистемы.
Искусственное лесоразведение является одним из эффективных путей создания защитных лесных насаждений и основным элементом в комплексе мероприятий по борьбе с эрозией почв на склонах, и вовлечения этих земель в хозяйственный оборот.
Созданные в 70-90-х годах прошлого столетия защитные насаждения в больших объемах на склонах Белебеевской возвышенности нуждаются в исследовании и современной оценки. Слабо изучены особенности их формирования, состояние и продуктивность в зависимости от условий местопроизрастания.
Для усиления выполнения средообразующих и стабилизирующих функции защитных насаждений на склонах необходимо повышение их устойчивости и долговечности, что является актуальным в современной концепции устойчивого природопользования. Основное направление для достижения постоянства лесопользования и повышения устойчивости антропогенных лесов - это формирование второго поколения искусственных лесных экосистем естественным путем.
Цель и задачи исследований. Цель диссертационной работы - комплексное изучение особенностей формирования лесных экосистем на облесенных крутосклонах Белебеевской возвышенности и повышение устойчивости искусственных лесных экосистем с обоснованием предложений производству по переводу искусственных насаждений на естественный путь развития лесохозяйственными мероприятиями.
В соответствии с целью исследований были поставлены следующие задачи:
Х изучение и анализ современного состояния существующих защитных насаждений на склонах Белебеевской возвышенности;
Х лесоводственно-таксационная характеристика защитных лесных насаждений и оценка продуктивности древостоев;
Х изучение почвенно-экологических условий произрастания защитных насаждений на облесенных крутосклонах;
Х оценка плодоношения и естественного возобновления искусственных насаждений сосны на склонах;
Х изучение влияния лесохозяйственных мероприятий на устойчивость защитных насаждений;
Х изучение факторов определяющих пожароустойчивость защитных насаждений на облесенных крутосклонах;
Х разработка практических рекомендаций по формированию устойчивых лесных экосистем на облесенных крутосклонах Белебеевской возвышенности.
Научная новизна. Впервые подробно изучены состояние искусственных защитных насаждений сосны с характеристикой естественного возобновления на склонах Белебеевской возвышенности. Установлена возможность увеличения площади защитных насаждений на склонах, за счет зарастания прилегающих неиспользуемых земель древесной растительностью. Определена роль лесных подстилок в формировании лесных экосистем. Дана лесоводственно-таксационная характеристика искусственных сосняков в зависимости от почвенно-экологических условий произрастания. Определены факторы, способствующие повышению пожароустойчивости защитных насаждений на склонах. Даны рекомендации по формированию лесных экосистем на облесенных крутосклонах Белебеевской возвышенности.
Практическая значимость работы. Результаты исследований условий местопроизрастания и продуктивности защитных насаждений являются основой для создания искусственных лесных экосистем, проектировании и проведении лесохозяйственных мероприятий на облесенных крутосклонах. На основе проведенных исследований даны рекомендации повышения устойчивости существующих защитных насаждений и создания новых устойчивых лесных экосистем на крутосклонах.
ичный вклад. Все виды работ по теме диссертации от сбора экспериментального материала до анализа и обработки полученных результатов осуществлены автором или при его непосредственном участии.
Автор принимал непосредственное участие в создании защитных насаждений на склонах и проведении лесохозяйственных работ на облесенных крутосклонах на территории Туймазинского и Ермекеевского районов.
Обоснованность и достоверность результатов обеспечивается анализом достаточного по объему экспериментального материала, собранного с использованием обоснованных методик, применением современных математических методов, компьютерной техники и прикладных программ.
Защищаемые положения. В работе исследованы и обоснованы следующие положения, представленные к защите:
- особенности формирования искусственных лесных экосистем на облесенных крутосклонах;
- формирование искусственных лесных экосистем разного состава и строения в зависимости от почвенно-экологических условий;
- лесохозяйственные мероприятия, повышающие устойчивость искусственных лесных экосистем на крутосклонах;
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований доложены на международных (Уфа, 2009, 2010, 2011; Ульяновск, 2011), всероссийских (Архангельск, 2010; Уфа, 2010) научно-практических конференциях.
Публикации. Основные положения диссертации изложены в 7 печатных работах, в том числе три - в изданиях, определенных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, глав, общих выводов, списка литературы из 244 наименований (в т.ч. зарубежных авторов), одного приложение. Основной текст изложен на 1страницах, иллюстрирован 20 рисунками и сопровожден 22 таблицами.
1. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ Объекты исследований относятся к Белебеевской возвышенности, расположенной на востоке Русской равнины на юго-западной части Республики Башкортостан. Белебеевская возвышенность впервые выделена Д.В. Богомоловым (1954) в составе Левобережья западного Предуралья.
Граничит она рекой Ик, озером Аслы-Куль и верхним течением реки Ашкадар - левым притоком реки Белой. На юге-востоке возвышенность постепенно переходит в отроги Общего Сырта. Ее протяженность с северазапада на юго-восток более 360 км, ширина от 30 до 90 км, площадь более 13 тысяч км2. Белебеевская возвышенность входит в лесостепную лесорастительную зону Европейской части Российской Федерации.
Климат возвышенности неустойчивый, резко континентальный, с отчетливо выраженными свойствами всех времен года: зимы, весны, лета и осени, характеризуется частыми колебаниями температур и количеством выпадающих осадков.
Особенностями рельефа Белебеевской возвышенности является платообразные междуречья и их четко выраженная ступенчатость, каньонообразный характер долин и больших рек. Абсолютные отметки водоразделов составляют 400-450 м. Протяженность речных долин, оврагов и балок составляет до 3 км на 1 кв. км поверхности.
На формирование почвенного покрова оказало влияние сильная расчлененность территории. По агропочвенному районированию Республики Башкортостан, произведенному С.Н. Тайчиновым (1963), территория отнесена к Предуральской провинции, агропочвенному району - Белебеевская возвышенность. На территории Белебеевской возвышенности по данным А.Ф. Хайретдинова (1987) наибольшее распространение имеют почвы черноземного типа. Меньшую площадь занимают серые лесные и почвы пойменного ряда.
Белебеевская возвышенность расположена на территории 8 административных образований Республики Башкортостан. Современная лесистость территории составляет 23,3 %. В лесном фонде преобладают насаждения липы, березы и осины, которые занимают 67,7 % покрытых лесной растительностью земель. Твердолиственные породы представлены в основном дубом низкоствольным, высокоствольный занимает всего 147 га.
Хвойные породы занимают 19,7 % и в основном представлены насаждениями искусственного происхождения. Другие породы клен, вязь, ольха серая, ольха черная и тополь занимают вместе 4,4 %.
2. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Создание защитных лесных насаждений, это один из основных элементов в комплексе мероприятий по борьбе с эрозией почв на склонах, и вовлечения этих земель в хозяйственный оборот (Бахтизин, 1982; Никитин, 1976; Новосельцева, 1983; Парамонов, 2007; Писаренко, 1977; Рекомендации Е, 1978; Редько, 2008, 1980; Родин, 1987; Смирнов, 1974; Стафийчук, 1975; Сунгуров, 1996; Ткаченко, 1951).
Исследования многих авторов (Докучаев, 1949, 1953; Беляев, 1991;
Гарифуллин 1979; Зонн, 1954, 1964; Карпачевский, 1972, 1993, 1981; Колоскова, 1968; Нестерев 1954; Панников, 1977; Ткаченко 1939) показали, что устойчивость и продуктивность насаждений находятся в прямой зависимости от условий местопроизрастания, которые являются экологической основой формирования лесных насаждений. Наиболее полно характеризуют условия местопроизрастания качество почвы и ее свойства. Лесорастительные свойства почвы в большей мере определяются скоростью круговорота веществ в системе почва-растение. В этом круговороте важная роль принадлежит лесной подстилке (Богатырев, 1996; Винокуров, 1964; Высоцкий, 1983; Габдрахимов, 2000, 2004, 2006; Гурмазова, 1966; Зонн, 1964;
Карпачевский, 1981; Козлов, 1996; Морозов, 1949; Постолаке, 1976; Ремезов, 1965; Родин, 1965; Сапожников, 1987; Соколов, 1971; Сукачев, 1964;
Chertov, 2001; Clements, 1916; Komarov, 2003; Wallman, 2003).
Многие авторы считают, что формирование устойчивых насаждений соответствующего породного состава и структуры достигается своевременным и качественным проведением рубок ухода за лесом (Габдрахимов, 2001; Гатрохин, 1989; Данилов, 1971; Озолин, 1974; Ткаченко, 1951;Успенский, 1974; Ханбеков, 1978).
Изучению эффективных методов облесения склонов и продуктивности защитных насаждений на склонах посвящены значительно меньше количество работ (Агапонов, 2005; Афанасьев, 1967; Велигоша, 1974; Горейко, 1998; Замятин, 1967; Косоуров, 1974, 1996; Тимченко, 1967; Ханбеков, 1967; 1972; Landscapes Е, 1993).
Обзор литературных источников показал, что больше внимания уделено изучению вопросов устойчивости и продуктивности в лесных массивах. Аналогичных работ относительно защитных насаждений искусственного происхождения на крутосклонах очень мало. В отношении облесенных крутосклонов Белебеевской возвышенности слабо изученными вопросами остаются: особенности формирования защитных насаждений; влияние условий местопроизрастания на продуктивность и устойчивость защитных лесных насаждений.
3. ПРОГРАММА, МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБЪЕМ ВЫПОЛНЕННЫХ РАБОТ В соответствии с целью исследований решались следующие программные вопросы:
1. Комплексное изучение формирования искусственных лесных экосистем на крутосклонах по основным компонентам насаждений и условиям местопроизрастания древостоев (с учетом экспозиции и крутизны склона по типам почв).
2. Анализ количественных и качественных показателей успешности естественного возобновления под пологом искусственных насаждений сосны на облесенных крутосклонах и на землях, примыкающих к стене леса.
3. Изучение влияния лесохозяйственных мероприятий и неблагоприятных природных факторов на устойчивость искусственных лесных экосистем на облесенных крутосклонах.
4. Разработка рекомендаций по формированию и повышению устойчивости лесных экосистем на облесенных крутосклонах.
Объектами исследований являются искусственные лесные экосистемы на облесенных крутосклонах Белебееевской возвышенности.
В основу исследований положен метод пробных площадей (ПП), которые закладывались с учетом теоретических положений лесной таксации и требований ОСТ 56-69-83 Пробные площади лесоустроительные. Метод закладки.
С целью изучения почвенно-грунтовых условий произрастания защитных лесных насаждений на пробных площадях заложены почвенные разрезы. Физико-химические свойства почв по генетическим горизонтам изучены в лабораторных условиях. Определение основных характеристик лесных подстилок проведены в 10-кратной повторности по общепринятой методике с использованием рамки размером 20х20 см (Растворова, 1983).
Для определения посевных качеств семян сосны произведен сбор шишек сосны с деревьев, произрастающих на различных частях склонов.
Учет естественного возобновления проведен на учетных площадках размером по 25 м2 расположенных по диагоналям в количестве 12 шт. на ПП с распределением подроста по породам, возрасту и жизненному состоянию.
Для определения пожароустойчивости искусственных насаждений измерена высота нагара на стволах деревьев с одновременной оценкой их жизненного состояния по методике В.А. Алексеева (1989).
На эродированных склонах с момента подготовки почвы террасированием и создания лесных культур начинаются процессы улучшения экологических условий. В рассматриваемом аспекте наиболее информативным средством документирования изменений во времени и пространстве достаточно крупных наземных объектов, в частности, древесной и кустарниковой растительности является метод ландшафтных фотографий, полученных с одних и тех же точек в разное время (Шиятов, 2009). Задачей настоящих исследований являлось нахождение исторических фотоснимков, на которых так или иначе, были изображены склоны во время террасирования, в момент смыкания крон и где просматривается резко меняющиеся условия местопроизрастания на склоне. Старые фотоизображения из архива Туймазинского лесничества и из личного архива автора. Для осуществления повторного фотографирования находилось точное место, с которого производилось фотографирование. После чего производилась повторная съемка. Обязательными условиями для данных работ являлись:
ясная погода и соответствие времени года старого и повторного фотографирования.
4. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ НАСАЖДЕНИЙ ИСКУССТВЕННОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ НА ОБЛЕСЕННЫХ КРУТОСКЛОНАХ Защитные насаждения на крутосклонах в основном создавались чистыми культурами. Главной породой на обследованных участках является сосна обыкновенная. Из 35 заложенных пробных площадей 19 ПП составом 10С, на 7-ми ПП произрастает сосна обыкновенная в смешении с лиственницей и березой, на 4-х ПП сосна в смешении с лиственницей, на 3-х ПП сосна в смешении с березой. На 2-х ПП чистая лиственница и береза. Смешение пород в основном по рядам чистыми породами, на 3-х ПП смешение в рядах.
Максимальной высоты достигли чистые древостои сосны (17 м) и березы (16 м), а насаждения лиственницы имеют высоту всего - 10 м.
Наилучшие показатели по среднему приросту по запасу в насаждениях с составом 10С - 5,95, 10Л - 5,94 и 10Б - 5,81 м3/га в год.
В смешанных насаждениях более высокие показатели роста по высоте составом 5С4Б1Л (15,0 м) и 5С5Б (14,0 м). Наибольший средний прирост по запасу среди смешанных насаждений составом 6С4Л - 5,91 м3/га в год и 5С3Л2Б - 5,0 м3/га в год.
На нижней части склона культуры сосны имеют наибольшие средние таксационные показатели (табл. 1). На нижних террасах средний диаметр насаждений сосны на 14% выше по сравнению со средней и верхней частями склонов. Средняя высота насаждений в зависимости от расположения на склоне изменчива, на средней части склона отставание по высоте на 21% и на верхней части на 32%. Наибольший показатель по среднему приросту культур сосны на нижней части склона и наименьший на верхней части склона.
Таблица 1. Средние таксационные показатели насаждений сосны искусственного происхождения, произрастающих на различных элементах склона, (А-32 года) Количество Z, посадочных Количество Элементы Нср, М, Дср, см Р м3/га мест, деревьев на склона м м3/га в год тыс.шт на га, шт 1га ПП-Восточный 16,6 14,6 0,60 112 3,50 4,1 7склон ПП-Верхняя часть 13,2 8,7 0,65 80 2,50 3,2 11южного склона ПП-Средняя часть 13,2 10,1 0,79 106 3,31 4,1 15южного склона ПП-Нижняя часть 15,2 12,7 0,72 131 4,10 6,2 11южного склона График зависимости высот деревьев в древостое от их диаметров на высоте 1,3 м на склонах имеет криволинейный характер (рис. 1). При одинаковом диаметре высота деревьев снижается с повышением расположения дерева на склоне.
нижняя часть склона средняя часть склона верхняя часть склона 8 10 12 14 16 18 ступени толщины, см Рис. 1. Кривая высот деревьев в сосновых древостоях на разных частях склона Уравнения зависимости высоты от среднего диаметра имеют вид:
На нижней части склона У= - 0,0352 х 2 + 1,4751 х - 0,1872 при R2= 0,9На средней части склона У= - 0,0285 х 2 + 1,6447 х+ 1,5174 при R2= 0,8На верхней части склона У= - 0,0289 х 2 + 1,1516 х + 1,4307 при R2= 0,9где У- средняя высота, м; х- средний диаметр, см; R2-коэффициент дитерминации.
по А.В. Тюрину по данным ПП-8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 Ступени толщины, см высота, м Количество деревьев, % Рис. 2. Распределение деревьев сосны по ступеням толщины на нижней части склона в возрасте 45 лет Распределение деревьев сосны по естественным ступеням толщины в возрасте 45 лет имеет ярко выраженный двухвершинный характер. В результате проведения рубок ухода, с вырубкой отставших в росте и средних деревьев уменьшилось количество деревьев в нижних и средних ступенях толщины (рис. 2). В древостоях сосны в возрасте 35 лет распределение деревьев характеризируется незначительным отклонением от кривой нормального распределения А.В. Тюрина (1949), которые вызваны смешением пород (состав 9С1Б) (рис. 3).
по А.В. Тюрину по данным ПП-2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Ступени толщины, см Рис. 3. Распределение деревьев сосны по ступеням толщины на верхней части склона в возрасте 35 лет на нижней части склона на средней части склона на верхней части склона 24 25 27 29 30 31 32 возраст насаждений, лет Количество деревьев, % средний прирост, кбм на 1 га в год Рис. 4. Динамика среднего прироста по запасу сосновых древостоев на ПП в зависимости от положения на склоне Средний прирост по запасу находится в пределах 2,13-6,38 м3/га в год. На нижних частях склона в наиболее благоприятных условиях изменчивость среднего прироста наименьшая и находится в пределах 3,6-4,м3/га в год, а на средних частях склона колеблется в пределах 4,64-6,м3/га в год. На верхних частях склона, где условия местопроизрастания изменчивы, под влиянием множества факторов внешней среды средний прирост находится в широком диапазоне 2,13-5,95 м3/га в год (рис.4).
5. УСЛОВИЯ МЕСТОПРОИЗРАСТАНИЯ И ПРОДУКТИВНОСТЬ ИСКУССТВЕННЫХ ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМ В результате проведенных исследований нами выявлено, что в условиях Белебееевской возвышенности защитные насаждения искусственного происхождения произрастают на черноземах типичных карбонатных и остаточно - карбонатных, на черноземах выщелоченных, на серых лесных и дерновокарбонатных почвах.
Особенностью изученных крутосклоновых участков является близкое залегание и обнажение карбонатных материнских пород, мергелей и известняков, тяжелый гранулометрический состав, смытость почвенного профиля, низкое содержание гумуса, нейтральная, слабо - или среднещелочная реакция почвенной среды. По мере увеличения степени их смытости, содержание гумуса в гумусовом горизонте уменьшается.
Наиболее гумусированными, среди изученных почв, являются черноземы выщелоченные среднемощные среднесуглинистые. Содержание гумуса в верхнем горизонте составляет 11,0%, однако вниз по профилю это величина снижается до 4,12%. По содержанию гумуса почвы можно распределить в следующей последовательности: черноземы выщелоченные, черноземы остаточно-карбонатные, черноземы типичные карбонатные, темно-серые лесные, серые лесные, светло-серые лесные и дерновокарбонатные почвы. Наиболее низкий показатель содержания гумуса в дерново-карбонатных почвах - 2,82%.
Связующим звеном между растениями и почвой является особый биогенный горизонт - лесная подстилка, которая способствует увеличению гумуса в почвах, повышает оструктуренность и водопроницаемость.
Мощности лесных подстилок в чистых древостоях сосны, лиственницы и березы достоверно отличаются (табл. 2). Мощность подстилки в сосновых древостоях вдвое выше, а плотность напротив, примерно во столько раз меньше аналогичных показателей лиственницы. Под пологом древостоев сосны и березы показатели мощности и запаса подстилки отличаются на 40% и 42% соответственно, а плотности подстилки одинаковые, что указывает на некоторые общие закономерности в формировании подстилок в насаждениях обеих пород.
Наиболее высокий прирост по запасу (5,95 м3/га год) и высоте (см/год) наблюдается в древостоях сосны произрастающих на светло-серых лесных почвах на зачищенном от ветра юго-западном склоне (табл. 3).
Таблица 2. Статистические показатели физических свойств подстилок в искусственных насаждениях различного состава Статистические показатели Показатели Х mх V, % P, % tх 10С Мощность, см 4,45 0,41 1,3 29,2 9,2 10,Плотность, г/см3 0,066 0,073 0,023 35,4 11,3 8,Запас, кг/м2 2,95 0,3 0,96 32,5 10,2 11,10Б с густым подлеском Мощность, см 2,65 0,33 1,06 39,81 12,5 8,Плотность, г/см3 0,065 0,006 0,022 33,3 10,5 9,Запас, кг/м2 1,72 0,26 0,82 47,4 15,1 6,10Л с редким подлеском Мощность, см 2,35 0,22 0,71 30,2 9,4 10,Плотность, г/см3 0,11 0,011 0,036 31,6 9,7 10,Запас, кг/м2 2,61 0,3 0,95 36,3 11,5 8,5С4Л1Б Мощность, см 3,35 0,39 1,25 37,3 11,6 8,Плотность, г/см3 0,099 0,014 0,045 48,3 15,0 6,Запас, кг/м2 3,33 0,39 1,23 36,9 11,7 8,5С4Б1Л Мощность, см 3,25 0,36 1,14 34,9 10,8 9,Плотность, г/см3 0,062 0,006 0,022 33,3 10,5 9,Запас, кг/м2 2,03 0,22 0,68 33,4 10,8 9,Щелочная среда почвенного раствора оказывает отрицательное влияние на продуктивность насаждений. От величины реакции почвенной среды (рН водного раствора) в значительной мере зависит количество доступных питательных веществ. В почвах с высоким содержанием гумуса при среднещелочной реакции почвенного раствора (7,6-8,1) средний прирост насаждений имеет относительно низкие показатели. Средний прирост насаждений имеет более высокие показатели на почвах с реакцией почвенной среды ближе к нейтральным (6,15-6,89), даже при более низком содержании гумуса. Для повышения плодородия почвы важное значение имеет снижение реакции почвенной среды, для восстановления баланса доступных элементов питания для древостоев. Потенциальное плодородие черноземов и темно-серых лесных почв не всегда используется полностью из-за неблагоприятных других экологических факторов.
Таблица 3. Почвы и продуктивность насаждений сосны Средний прирост древостоев по заТипы и подти- рН, Возраст, по вы- по диа- пасу, Запас, пы почв водный лет соте, м метру, см м3/га м3/га год Чернозем вы8,1 0,38 0,42 3,56 45 1щелоченный Чернозем типичный оста6,7 0,46 0,52 3,50 32 1точнокарбонатный Чернозем типично карбо- 7,7 0,42 0,56 4,10 30 1натный Темно-серые 6,9 0,47 0,58 5,69 32 1лесные Серые лесные 6,2 0,40 0,47 3,72 29 1Светло-серые 6,8 0,52 0,54 5,96 24 1лесные Дерновокарбонатные 7,7 0,34 0,35 3,03 35 1типичные 6. УСТОЙЧИВОСТЬ ЗАЩИТНЫХ НАСАЖДЕНИЙ НА ОБЛЕСЕННЫХ КРУТОСКЛОНАХ Устойчивость вида в любых лесорастительных условиях определяет его устойчивость к самовозобновлению. Первое, от чего зависит возобновление - это наличие качественного семенного материала. Результаты наших исследований показывают, что искусственные древостои и второе поколение сосны естественного происхождения плодоносят в возрасте 1012 лет и семена имеют высокую всхожесть (97%). Наиболее низкая всхожесть (54%) в искусственных насаждениях произрастающих на ветроударной части выпуклого склона на известковых горных породах, из-за низкого выхода здоровых семян (60% пустые вес 1000 шт. семян составляет 3,58 г).
Прорастанию семян и появлению всходов под пологом насаждений препятствует мощная лесная подстилка и недостаток солнечного света.
Мощность лесной подстилки на участках с наличием подроста в среднем на 39 % меньше по сравнению с площадками без подроста (табл.4).
Расчет статистических характеристик показал, что на всех изученных пробных площадях имеется достоверное различие мощности подстилки на площадках с подростом и без него. Благоприятные условия для появления всходов и накоплению подроста появляются на участках, где рубки ухода проводились линейным способом. При механизированной заготовке происходит частичная минерализация поверхности почвы со сдиранием подстилки, и увеличивается освещенность под пологом древостоя в результате изреживания.
Таблица 4. Влияние мощности лесной подстилки на наличие подроста Наличие Статистические показатели мощности лесной подроста на подстилки № ПП учетной достоверность m, V, площадке Х, см , см Р, % различия по см % Стъюденту Без 3,9 0,81 0,26 21 подроста ПП-1 Тфакт=4,5>С 2,4 0,66 0,21 28 подростом Без 3,35 0,82 0,26 24 подроста ПП-7 Тфакт=3,4>С 2,2 0,67 0,21 31 подростом Без 2,7 0,71 0,22 26 ПП- подроста Тфакт=3,9>33 С 1,5 0,71 0,22 47 подростом Высота подроста колеблется от 0,2 до 1,0 м, в возрасте 3-7 лет.
Наибольшее количество самосева в возрасте 3-4 года, часть которых с возрастом под действием различных неблагоприятных факторов отпадают, что характерно для первых этапов возобновительного процесса. Пределы колебаний численности подроста на отдельных площадках составляют от до 159 экземпляров, а изменчивость достигает более 100%, что свидетельствует о наличии крайне неоднородных условий для накопления подроста.
Коэффициент вариации (101-150%) свидетельствует о групповом размещении самосева и подроста в местах с благоприятными условиями для появления всходов. Такие группы подроста размещены на узких полосах (технологические коридоры с частичной минерализацией почв) и в небольших просветах под пологом. Для естественного возобновления под пологом древостоя в основном характерно наличие мелкого подроста (81 - 100%) с групповым размещением на узких полосах. Отсутствие крупного подроста свидетельствует о коротком периоде естественного возобновления. За 8 лет с начала появления самосева, подроста накопилась в перерасчете на крупный 2,9 - 6,5 тыс. шт. на 1 га, что свидетельствует о положительной динамике естественного возобновления на участках с проведением лесохозяйственных работ.
Материалы исследования хода заращивания заброшенной пашни примыкающей к стене защитных насаждений на крутосклоне показывают, что процесс естественного заращивания наиболее успешно происходит в первые годы на полосе шириной 30 м у стены леса, где плотность обсеменения наибольшая (табл. 5). Чем дальше от опушки, тем меньше количество подроста, и в его составе начинает преобладать подрост, появившийся в более поздние семенные годы. Накопление его обеспечивается отсутствием дернины, благодаря сельскохозяйственной освоенности земель в прошлом.
Таблица 5. Динамика естественного заращивания земель, прилегающих к облесенным крутосклонам Белебеевской возвышенности Количество Удаленность Распределение подроста по возрасту, в % подроста, от стены ле9 лет 7 лет 5 лет 3 года тыс. шт. / га са, м 8,0-10,0 30 10 30 40 5,0-6,0 30-70 - 25 45 1,5-2,0 70-130 - - 60 0,5-1,0 130-210 - - 80 Часто повторяющиеся низовые пожары, даже слабой интенсивности ведут к ухудшению лесорастительных условий, снижению продуктивности лесов что, в конечном счете, ведет к гибели защитных лесных насаждений.
Нагар, образующийся на стволах деревьев под действием огня - важный диагностический признак низового пожара, который дает возможность определить направление распространения различных тактических частей кромки, а также оценить его силу.
Изучение зависимости высоты нагара на стволах и среднего диаметра деревьев от расположения деревьев на склоне по данным исследований, позволили выявит особенности распространения и интенсивности лесного пожара (рис. 5). Интенсивность огня усилилось с момента возгорания с опушки леса до высоты 5м. Интенсивному нарастанию высоты огня на нижней части склона способствовали порубочные остатки, сложенные в кучи, при очистке мест рубок. Огонь полностью уничтожил на нижней части склона лесную подстилку до минерализованной части почвы. На участках, где под пологом произрастают густые заросли кустарника интенсивность огня снизился, высота нагара на этих участках в среднем 4м. При переходе на крутую часть склона высота пламени, после прохождения естественной преграды в виде полосы кустарника, несмотря на воздействие воздушных масс, двигающихся с подножия к вершине, резко уменьшился, о чем свидетельствует резкое уменьшение высоты нагара. На уменьшение высоты нагара повлияло и уменьшение среднего диаметра деревьев на верхних террасах. Лесная подстилка на крутой части склона повреждена частично. Примесь лиственных пород к сосне и лиственный подлесок повышает пожароустойчивость хвойных насаждений, во-первых, благодаря повышению влажности в лесной подстилке, во-вторых, большей устойчивостью лиственных пород и кустарников к возгоранию. Разрастание травяно-кустарничкового яруса оказывает увлажняющее действие на микроклимат в приземном слое, сдерживая высыхание проводников горения до критического уровня.
рельеф местности средний диаметр деревьев в рядах средняя высота нагара на стволах в рядах 70 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 номерация террас от подножия к вершине склона Рис. 5. Интенсивность огня низового лесного пожара, в зависимости от расположения деревьев на склоне высота склона, в м высота нагара, в м средний диаметр деревьев, в см На следующий год, при обследовании послепожарного жизненного состояния лесных культур на нижней части склона, оказалось, 65% деревьев сосны усохшие, 31% на стадии отмирания и 4% сильно ослабленных, независимо от высоты нагара на стволе и от диметра ствола. Выше по склону интенсивный отпад произошел на низших ступенях толщины деревьев. Самый наибольший отпад у деревьев на ступени толщины 8 см - 91% деревьев и на ступени 10 см - 75%. На ступенях толщины 14-24 см количество жизнеспособных деревьев составляет от 60 до 90% от их количества.
Наиболее устойчивыми оказались деревья березы, высаженные чистыми рядами на террасах, у которых отпад даже на низших ступенях в небольшом количестве.
ЗАКЛЮЧЕНИЯ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ Защитные насаждения на облесенных крутосклонах позволяют не только продуктивно использовать эродированные земли, но и оказывают положительное влияние на микроклимат прилегающих территорий. Часть зеленых зон населенных пунктов сформированы защитными насаждениями на облесенных крутосклонах, которые выполняют эстетические и рекреационные функции наряду с защитными.
Рельеф местности, как распределитель тепла и света, определяет терморежим склонов, который тесно связан со скоростью выветривания, эрозионными процессами, растительностью, является важным экологическим фактором. В пределах склона на нижних и средних участках за счет лучших лесорастительных условий сохранность и продуктивность насаждений выше.
Неблагоприятные лесорастительные свойства смытых почв, расположенных на крутых выпуклых частях склона - это слабощелочная или щелочная реакция водного раствора, низкая обеспеченность подвижными формами фосфора и калия, и низкий показатель содержания гумуса. Щелочность почвы ограничивает подвижность элементов питания, обеспеченность которыми в смытых почвах низкая или очень низкая, в этом выражаются неблагоприятные условия местопроизрастания на крутых склонах, под влиянием которых уменьшается общая продуктивность и устойчивость насаждений на облесенных крутосклонах.
Образование лесных подстилок, оказывает влияние на процессы почвообразования, формируя гумус, пополняют запасы элементов питания верхних горизонтов почв. Мощности лесной подстилки находится в пределах 2,35 см под пологом лиственничных и до 4,45 см сосновых насаждений, что определяет устойчивость экосистем, в которых оптимальный баланс между интенсивностью поступления и разложения растительных остатков.
Показателем успешного развития сосны является формирование генеративных органов и развитие нормальных семян. В благоприятных условиях древостои формируют крупные шишки, в аридных условиях образовываются сравнительно мелкие шишки с небольшим количеством семян.
Посевные качества семян культур сосны на облесенных крутосклонах обеспечивают появление всходов под пологом насаждений и на прилегающих территориях. В жестких условиях местопроизрастания склонов сосна в период плодоношения вступает в более раннем возрасте.
Важное значение в формировании лесных экосистем на облесенных крутосклонах имеет способность их возобновляться естественным путем.
Как показали наши исследования, мощность лесной подстилки и высокая полнота насаждений, препятствуют появлению подроста. Лесохозяйственные мероприятия, направленные на создание благоприятных условий для появления самосева (рубки ухода, меры содействия естественному возобновлению) обеспечивают появление жизнеспособного подроста. При снижении полноты до 0,7 и благодаря ступенчатому расположению террас под пологом создается необходимая освещенность для появления подроста.
Площади защитных насаждений можно увеличит за счет сохранения заросших древесной растительностью неудобных земель.
Наряду с увеличением положительного влияния защитных насаждений на экосистему склонов, есть существенные недостатки, решение которых можно осуществить повышением устойчивости экосистем на облесенных крутосклонах. Созданные защитные лесные насаждения на крутосклонах в большей степени являются монокультурами, чаще представлены сосной обыкновенной. Наряду с засухоустойчивостью и успешным ростом, чистые сосновые насаждения являются, с экологической точки зрения, слабоустойчиывыми.
Изучение условий формирования искусственных лесных экосистем на крутосклонах позволяет сделать следующие рекомендации производству:
1. На нижних и средних частях склона на более благоприятных условиях местопроизрастания необходимо создавать смешанные хвойнолиственные насаждения. На наиболее крутых частях склона в аридных условиях лучше проектировать сосновые насаждения с подлеском. В целях повышения устойчивости необходимо производить посадку с чередованием чистых рядов сосны и березы через 3-5 рядов, на наиболее суровых условиях посадку одного ряда кустарника через 5-7 рядов сосны. В опушечные ряды желательно высаживать кустарники, которые в дальнейшем являются живой изгородью. Создание лесных культур необходимо проектировать по нижнему уровню рекомендуемых густот, не допуская изначального перегущения.
2. Облесение крутых склонов южных экспозиций необходимо проектировать в последнюю очередь, когда вокруг уже сомкнутся созданные лесные культуры и изменится микроклимат крутых склонов.
3. Рубки ухода в молодняках необходимо проводить методом равномерной выборки по площади на нижних и средних частях склонов в возрасте осветлений и прочисток, а на крутых частях склона один раз в возрасте прочисток. В средневозрастных насаждениях необходимо проведение рубок ухода по линейно-выборочной технологии для создания благоприятных условий для появления подроста.
4. Для повышения пожароустойчивости защитных насаждений, необходимо предусмотреть в стадии проектирования создание смешанных насаждений с примесью лиственных пород и введение кустарников под полог или их посадку рядами. В существующих монокультурах сосны необходимо провести противопожарные мероприятия, направленные на ограничение распространения лесных пожаров.
5. Для расширения существующих площадей защитных насаждений на склонах и неудобных землях путем естественного заращивания необходимо определить границы, на которых возможно сохранение естественного молодняка, без ущерба сельскохозяйственным производителям, в случае отсутствия возобновления проводить мероприятия по содействию естественному возобновлению.
РАБОТЫ ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:
1. Исангулов Ф.С. Естественное возобновление сосны в условиях Белебеевской возвышенности / Ф.С. Исангулов, К.М. Габдрахимов, И.Г. Сабирзянов // Аграрная Россия, научно-производственный журнал. Материалы международной научно-практической конференции: Актуальные проблемы дендроэкологии и адаптации растений, посвященной 80-летию со дня рождения профессора Юрия Захаровича Кулагина. Специальный выпуск. Москва: Издательство ФОЛИУМ. 2009.- С. 28-29.
2. Исангулов Ф.С. Формирование устойчивых насаждений на облесенных крутосклонах Белебеевской возвышенности / Ф.С. Исангулов, К.М.
Габдрахимов // Лесное хозяйство, 2011. № 2.- С. 38-39.
3. Исангулов Ф.С. Состояние охраны лесов от пожаров облесенных крутосклонов Белебеевской возвышенности / Ф.С. Исангулов, К.М. Габдрахимов // Проблемы лесоведения и лесоводства. Материалы Всероссийской конференции. Четвертые Мелеховские научные чтения, посвященные 105-летию со дня рождения И.С. Мелехова (Архангельск, 10-12 ноября 2010г.). Архангельск, 2010.- С. 167-169.
4. Исангулов Ф.С. Формирование лесных экосистем на облесенных крутосклонах / Ф.С. Исангулов, К.М. Габдрахимов // Состояние, проблемы и перспективы развития АПК. Материалы международной научно.- практической конференции, посвященной 80-летию ФГОУ ВПО Башкирской ГАУ (30 сентября - 1 октября 2010г.). Часть 2. Уфа, 2010.- С. 166-169.
5. Исангулов Ф.С. Влияние мощности лесных подстилок на формирование устойчивых лесных экосистем Белебеевской возвышенности / Ф.С. Исангулов, К.М. Габдрахимов // Особенности развития агропромышленного комплекса на современном этапе. Материалы Всероссийкой научно-практической конференции в рамках ХХI Международной специализированной выставки АгроКомплекс-2011. Часть 1. - Уфа: БГАУ, 2011.-С.
225-228.
6. Исангулов Ф.С. Возобновление сосны под пологом защитных насаждений на облесенных крутосклонах Белебеевской возвышенности / Ф.С. Исангулов, К.М. Габдрахимов // Актуальные проблемы мониторинга экосистем антропогенно нарушенных территорий. Сборник материалов научно-практической конференции с международным участием г. Ульяновск, (20-23 октября 2011г.). Ульяновск: Ульяновский Государственный университет, 2011.- С. 170-173.
7. Исангулов Ф.С. Сосна обыкновенная на облесенных крутосклонах Белебеевской возвышенности / Ф.С. Исангулов, К.М. Габдрахимов // Известия Оренбургского государственного аграрного университета, 2012. № (33). - С. 12-14.
Отзывы на автореферат просим направлять в трёх экземплярах с заверенными печатью подписями по адресу: 620100, г. Екатеринбург, Сибирский тракт, 37, УГЛТУ, ученому секретарю диссертационного совета Бачуриной А.В. Факс: (343) 254-62-25; e-mail: dissovet.usfeu@mail.ru.
Подписано в печать 16.02.2012. Объем 1,0 п.л. Заказ № 561. Тираж 100.
620100, г. Екатеринбург, Сибирский тракт, 37.
Уральский государственный лесотехнический университет.
Отдел оперативной полиграфии.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по сельскому хозяйству