Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по сельскому хозяйству
На правах рукописи
КЛЮЧНИКОВ Михаил Васильевич
ЕСОВОДСТВЕННЫЕ ОСНОВЫ
ФОРМИРОВАНИЯ ЛИСТВЕННИЧНЫХ НАСАЖДЕНИЙ
НА ЮГЕ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
Специальность: 06.03.02 - Лесоведение, лесоводство, лесоустройство
и лесная таксация
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
доктора сельскохозяйственных наук
Красноярск - 2011
Работа выполнена в Институте водных и экологических проблем СО РАН
Научный консультант - доктор сельскохозяйственных наук
Парамонов Евгений Григорьевич
Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук
Фуряев Валентин Васильевич; доктор сельскохозяйственных наук Залесов Сергей Вениаминович; доктор сельскохозяйственных наук Чижов Борис Ефимович |
Ведущая организация: ГОУ ВПО Томский государственный
университет
Защита диссертации состоится 21 декабря 2011 г. в 10-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.253.03 в ГОУ ВПО Сибирский государственный технологический университет по адресу: 660049, г. Красноярск, пр. Мира, 82. Отзыв в 2 экз. с заверенной подписью просьба направлять по адресу диссертационного совета.
Факс: (391)266-03-90 E-mail: nvn@sibstu.kts.ru
Сайт:
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СибГТУ
Автореферат разослан 18 ноября 2011 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
канд. с.-х. наук, доцент М.В.Репях
Общая характеристика работы
Актуальность темы. Вследствие интенсивного хозяйственного освоения южной части Западной Сибири естественные насаждения лиственницы сибирской исчезают из состава лесного фонда в равнинных условиях, а искусственное восстановление связано с недостаточной изученностью процесса ее выращивания в данных лесорастительных условиях. Расширение ареала лиственницы сибирской как естественным, так и искусственным путями имеет большое теоретическое и практическое значение (Крылов, 1962; Куликов, 1976; Левин, 1978; Милютин, 1983, 1986; Савин, 1983, 1988; Фуряев, Злобина, 1996; Чижов, 2003 и др.). Введение лиственницы сибирской в насаждения повышает их биоразнообразие и пожароустойчивость, с другой стороны - обеспечивает их более длительное влияние на окружающую среду вследствие замены лиственных пород в защитных лесных насаждениях в степях на лиственницу. Это связано с такими биологическими особенностями данного вида, как долговечность, быстрота роста, пожароустойчивость, способность произрастать на различных почвах в условиях континентального климата. Поэтому в горных и равнинных условиях юга Западной Сибири одной из актуальных проблем является формирование лиственничных насаждений.
Цель и задачи исследований. Целью исследований явилось научное обоснование проблемы формирования лиственничных насаждений и разработка способов стабилизации процесса деградации почвенного покрова в условиях юга Западной Сибири лесоводственными методами.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- изучить распространение и продуктивность лиственничных лесов в разных лесорастительных условиях;
- установить закономерности формирования лиственничных экосистем в зависимости от основных геоморфологических и лесорастительных факторов;
- исследовать процесс естественного возобновления лиственницы сибирской под пологом материнских древостоев, на вырубках, гарях и пастбищах;
- дать оценку состояния подроста в среднегорных и высокогорных районах;
- оценить жизнеспособность лиственничных искусственных насаждений в степных и лесостепных условиях;
- выявить влияние лиственницы сибирской на почву в различных природных условиях и наметить пути стабилизации процесса деградации почвенного покрова лесоводственными мероприятиями;
- определить механизмы, обусловливающие направление лесовосстановления и разработать рекомендации по формированию лиственничников в условиях юга Западной Сибири.
Научная новизна - впервые по результатам многолетних исследований установлены закономерности высотно-поясного распределения лиственничных насаждений в горных условиях юга Западной Сибири; установлены особенности естественного возобновления лиственничников и роста лесных культур в условиях среднегорья и высокогорья. Оценено влияние лиственничных насаждений на почву, содержание микроэлементов в ней с учетом различных условий произрастания; для степной и лесостепной зон юга Западной Сибири определены основные принципы подбора древесных растений при искусственном лесоразведении; обоснована целесообразность более широкого внедрения лиственницы сибирской при создании искусственных насаждений в лесостепной и степной зонах региона.
Защищаемые положения: 1) в условиях юга Западной Сибири сочетание насаждений лиственницы сибирской естественного и искусственного происхождения позволяет создать единый экологический каркас, предотвращающий деградацию почв;
2) высотноЦпоясные закономерности распространения и динамики лиственничных насаждений в горных условиях показывают тенденцию сохранения ареала породы;
3) рекомендации по формированию в аридной зоне юга Западной Сибири системы защитных лесных насаждений с участием светлохвойных древесных пород направлены на улучшение лесовосстановительных процессов.
Практическое значение и внедрение результатов исследований. Разработаны и внедрены в производство Технические указания по проведению рубок ухода в культурах светлохвойных пород в ленточных борах (2009). Рекомендации использованы при составлении Концепции развития лесной отрасли Алтайского края в рамках предприятий Союза организаций лесной отрасли Алтайлес до 2020 года (2008). Результаты исследований используются предприятиями лесного хозяйства, осуществляющих лесопользование, ведение лесного хозяйства, и проектные работы в лесном фонде Алтайского края.
Обоснование выводов и достоверность результатов. Достоверность выводов базируется на большом экспериментальном материале, собранном с использованием научно обоснованных методик в процессе многолетних комплексных исследований в лесах трех подзон юга Западной Сибири. Результаты исследований обработаны современными методами математической статистики с использованием пакетов компьютерных программ EXCeL2000 и STATISTICA SO s/n.
Апробация полученных результатов. Основные положения и материалы исследований были представлены и получили положительную оценку на Международных, Российских и Региональных научных конференциях: Барнаул (2001, 2004, 2009, 2010), Томск (2007), Красноярск (2008, 2009), Томск-Ховд, МНР (2009).
Публикации. По результатам исследований опубликованы 44 научные работы, в том числе 7 монографий (в соавторстве), 37 статей, из них 18 в журналах, рекомендованных ВАК.
ичный вклад автора. Диссертационная работы выполнена лично автором и базируется на большом фактическом экспериментальном материале, полученном при проведении исследований.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 8 глав, выводов, списка литературы из 346 источников, включая 22 на иностранных языках, 3 приложения. Она изложена на 302 страницах, иллюстрирована 77 таблицами, 24 рисунками.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
1 Состояние проблемы
- Общая характеристика рода Larix Mill.
иственница рода Larix Mill. относится к хвойным породам с опадающей на зиму хвоей. Видовой состав рода постоянно уточняется. А.А.аКачалов (1970) описал 20 видов, Е.Г.аБобров (1978) - 16, согласно лесосеменному районированию (1982) предусматривается переброска семян 13 видов. Это свидетельствует о продолжающейся работе по систематизации многочисленных гибридных форм лиственницы. Трудности выделения таксонов обусловлены свободной межвидовой скрещиваемостью (Милютин, 1986).
Ареал лиственницы находится в зоне бореальных лесов. При продвижении с запада на восток происходит смена видов в пределах рода. Лиственница европейская сменяется лиственницей Сукачева, далее произрастают сибирская, Чекановского, Гмелина. На Дальнем Востоке совместно произрастают несколько видов лиственницы (Поздняков, 1975; Коропачинский, 1983; Козубов, 1986; Милютин, 1993; Цветков, 2007; Наквасина и др., 2008). Граница лиственницы сибирской постепенно смещается на юго-запад (Дылис, 1959; Аbaimov, 1998).
1.2 Биологические особенности лиственницы сибирской
Как типичная порода континентального климата лиственница сибирская на обширных территориях Сибири при сравнительно низкой производительности имеет сплошной ареал, выходящий за пределы ареалов других хвойных пород. Однако в более оптимальных лесорастительных условиях европейской части страны лиственница сибирская уступает свои лидирующие позиции другим породам: ее ареал становится дизъюнктивным и встречается она лишь в виде примеси к другим древесным видам. Аналогичная картина имеет место и при распространении лиственницы от гор Алтая на равнинную часть Западной Сибири, где она произрастает на небольших площадях с низкой полнотой или отдельными деревьями среди других древесных пород.
Успешность роста лиственницы в экстремальных почвенноЦклиматических условиях достигается не только продолжительностью роста в течение вегетационного сезона: 87 дней против 39 у сосны обыкновенной (Тимофеев, 1958), но и интенсивностью нетто-ассимиляции хвои однолетних побегов (Gomers, 1990).
Наиболее ценный генофонд лиственницы сосредоточен в области оптимума ее произрастания, где потомство характеризуется самыми высокими показателями роста и устойчивости (Ирошников, 2004; Князева, 2011). В связи с тем, что лиственница является наиболее молодой хвойной породой, она способна к межвидовому скрещиванию с образованием различных рас (Козубов, Муратова, 1986; Ковылина и др., 2008; Ewers, 1981). Алтайская раса лиственницы сибирской распространена в Центральном, Южном и Монгольском Алтае. Популяция ее находится в горных районах Алтая и характеризуется преобладанием зеленошишечных форм с овальными семенными чешуйками. Эту расу Р.И.аДерюжкин и В.Г.аЛатыш (1975) предложили рассматривать как самостоятельный вид.
1.3 Искусственное восстановление лиственничных насаждений
Повышенная продуктивность культур лиственницы сибирской объясняется несколькими причинами и, в частности, продолжительностью роста в течение вегетационного периода. На интенсивность роста культур лиственницы сибирской в высоту значительное влияние оказывает густота посадки. Так, в опытах В.П.Тимофеева (1956) высота 7-летних культур составила: при густоте 48 сеянцев на 1 м2а- 104 см, при густоте 32 шт. - 176 см, при густоте 17 шт. - 217 см, а масса среднего растения оказалась равной, соответственно, 52, 270 и 445 г.
По вопросам выращивания лиственницы имеется много разноречивых мнений, когда каждой позитивной точке зрения выдвигается диаметрально противоположная (Тимофеев, 1947; Лаас, 1956; Янушко, 1962; Никитин, 1966; Мякушко, 1987 и др.). Немаловажное значение для сохранности культур имеет и тип смешения. Однако и в этом плане наблюдения разноречивы. В одних случаях лиственница в смеси с лиственными породами произрастает более успешно (Кучерявых, 1948), а в других Цотрицательно (Верзунов, 1975), особенно с березой повислой и кленом ясенелистным. Если в степной зоне Украины все попытки создания культур лиственницы сибирской не дали положительного результата (Никитин, 1966), то в условиях резко континентального климата в степях Казахстана, Хакасии имеются примеры успешного культивирования этой породы (Лобанов, Савин, 2009; Пакеева, 2009; Оплетаев, 2010). Достаточно хорошо зарекомендовала лиственница сибирская при закреплении отвалов вскрышных работ в Кузбассе (Воронина, 2006), при закреплении оврагов (Жуковская, Щепилов, 2006) и в зеленом строительстве (Авдеева, 2007 и др.).
1.4 Влияние лиственничных насаждений на почву
Многие исследователи считают, что лиственница оказывает положительное влияние на почву (Ткаченко,1939; Тимофеев, 1954, 1961; Погребняк, 1955; Самученко, 1958 и др.). О.Г.Каппер (1954) также отмечал, что в насаждении лиственницы европейской больше накапливается в почве гумуса, азота и обменных оснований в сравнении с сосной обыкновенной. В условиях дерново-подзолистых почв в зоне смешанных лесов лиственничные насаждения выступают как активные почвообразователи. По наблюдениям В.С.Шумакова (1963), изменение почвы под пологом насаждений лиственницы происходит в результате ускорения круговорота азота и минеральных элементов.
иственница сибирская в степных посадках оказывается достаточно засухоустойчивой (Смирнов, 1957; Егоренков, 1957; Савин и др., 1988 и др.). Даже в сильную засуху 1955 г. вновь созданные полосы имели приживаемость 82 % в степи. Ее устойчивость выражается в высокой сохранности и интенсивности роста на соответствующих почвах. Для Восточно-Кулундинского района наиболее благоприятными для лиственницы сибирской почвами являются южные черноземы, для правобережной лесостепи Алтайского края - выщелоченные и серые лесные дерново-подзолистые, для левобережной лесостепи - черноземы обыкновенные. Лучшими компонентами к лиственнице являются клен татарский, рябина обыкновенная, липа мелколистная. Не допускается порядное и подеревное смешение лиственницы с березой, сосной, тополем и кленом ясенелистным (Смирнов, 1957 и др.).
2. Природные условия распространения лиственничных лесов
В Западно-Сибирский географо-экономический район входят Алтайский край, Республика Алтай и области Кемеровская, Новосибирская, Томская, Омская и Тюменьская. Удельный вес территории составляет 22,25 % Российской Федерации, а населения - 10,27 % страны (Лузгин, 2008). В южную часть района входят Алтайский край, Республика Алтай, Кемеровская, Новосибирская и Омская области.
Территория юга региона (Республика Алтай и Алтайский край) занимает площадь 261,7 тыс. км2 и по характеру устройства поверхности является типичной горной и равнинной страной, входящей в состав Алтае-Саянской горной системы и Западно-Сибирской низменности. Равнинная его часть с выраженной расчлененностью до 300 м составляет 43 % (Лузгин, 2006).
есорастительные условия региона весьма разнообразны и определяются двумя основными факторами: высотной поясностью горных ландшафтов и географическим расположением его на стыке таких контрастных регионов, как влажные таежные леса Сибири, суровое высокогорье Тувы и сухие монгольские степи. При районировании горной территории региона в основу положена вертикальная поясность с выделением следующих растительных поясов: степного (до 300-400 м), лесного (400-1800), подгольцового с фрагментарным нивальным (свыше 1800 м).
Территория Кулундинской степи представляет собой типичную предгорную пролювиально-аллювиальную равнину, оформившуюся под воздействием крупных водных потоков по плоской равнинной поверхности (Герасимов, 1960), а также до-четвертичных и четвертичных тектонических процессов (Ковалев и др., 1967). Она сложена мощной толщей рыхлых четвертичных и неогеновых континентальных отложений, подстилаемых более древними морскими породами (Мартынов, 1957; Бейром и др., 1958; Герасимов, 1960; Демин, 1993; Лузгин, 2007).
Чрезвычайное разнообразие климатических факторов на территории Горного Алтая обусловлено его положением почти в центре Азиатского континента и сложным горным рельефом. Являясь переходным районом между Северной Монголией и Западно-Сибирской низменностью, данный регион характеризуется резко континентальным климатом.
есной пояс отличается значительным разнообразием климатических условий. В черневой тайге (от 300 до 800 м над ур. м) сумма температур выше 10С равна 1600-2000 С, а число дней с этой температурой - 110-130. Количество осадков за теплый период года равно 600-700 мм. Горно-таежный подпояс (от 800 до 1200-1500 м) имеет сумму температур выше 10С, равную 1200-1800С, а число дней с температурой выше 10С - 80-110. Количество осадков за теплый период года различно: на севере 600-800 мм, в межгорных котловинах менее 400, а на склонах гор 400-500 мм. Субальпийский подпояс (от 1200 (1500) до 1800 (2000) м) имеет сумму активных температур 800-1200 С, число дней с этой температурой - 60-90. Количество осадков в межгорных котловинах составляет 120-180 мм, а на остальной территории 300-500 мм. Альпийский (высокогорный) пояс Горного Алтая с отметками высот более 1800-2000 м располагается в южной и юго-восточной частях региона. Сумма температур выше 10 С на нижней границе пояса составляет 800С, а на высоте более 4000 м равна 0 С.
Для Кулундинской степи характерны частые засухи и суховеи, сопровождаемые пыльными бурями, которые наносят огромный ущерб сельскому хозяйству. Колебания суммы положительных и отрицательных температур, а также их максимумов в степных равнинных районах достигают 200 %, а по сумме осадков превышают 250-300 %. Колебания погоды настолько существенны, что даже рассчитанные на средние климатические условия, меры не устраняют ежегодную нестабильность урожаев, требуются дифференцированные по годам подходы к агротехнике.
В основу почвенного районирования (Ковалев и др., 1973) положена высотная поясность, определяющая главные закономерности дифференциации не только почвенного покрова, но и комплекса природных условий в целом. Для горной части региона это пояс горно-тундровых и горно-луговых почв высокогорий (на высоте более 1600-2000 и до 2600-3500 м над ур. м), горно-лесные почвы высокогорий, среднегорий и низкогорий (на высоте от 600-1000 до 1800-2400 м над ур. м) под лесной растительностью, пояс лесостепных почв низкогорий (на высоте менее 600 м над ур. м), межпоясные горные почвенные районы высокогорий, среднегорий и низкогорий с каштановыми и черноземовидными почвами.
Равнинную часть Алтайского края (Бурлакова и др., 2003) пересекает ряд почвенных зон - каштановых, черноземных, дерновоЦподзолистых, серых лесных почв. На долю черноземных почв (черноземы выщелоченные обыкновенные среднемощные и мощные, оподзоленные, карбонатные, солонцеватые) приходится 42,2 % территории (Почвы Алтайского края, 1977). Темно-серые и серые лесные, а также дерново-подзолистые почвы занимают 21,1% территории края, на каштановые приходится 8,4 %, солончаки и солонцы занимают 4 % площади. Почвы края подвергаются эрозии, дефляции, засолению и дегумификации. Площадь земель, подверженных воздействию этих факторов, составляет 63,8 % от сельскохозяйственных угодий (Бурлакова, 1989).
Общей особенностью распределения растительного покрова является его поясность в горах (Тимошок и др., 2009). По мере увеличения высот происходит последовательная смена трех основных вертикальных поясов растительности: степного, лесного и высокогорного (альпийского).
Главными лесообразующими породами Горного Алтая являются сосна кедровая сибирская, пихта сибирская, лиственница сибирская, сосна обыкновенная, ель сибирская, береза повислая, тополь дрожащий (осина).
Степная область Западно-Сибирской низменности представлена степной и лесостепной зонами (Куминова и др., 1972). По всему краю растительный покров подвержен мощному антропогенному влиянию. Своеобразие растительного покрова в Кулундинской степи придают ленточные сосновые боры, расположенные по днищам древних водотоков. За последние полвека ландшафтный облик степной части края изменился: из аграрного он превратился в лесоаграрный. На территории края созданы две государственные защитные лесные полосы общей площадью 10,2 тыс. га. Кроме того, сохранилось около 100 тыс. га лесных полос различного назначения и породной структуры.
3. Программа, методика, объекты исследований
Теоретической предпосылкой данной работы явилась необходимость решения проблемы деградации почвенного покрова в степной зоне юга Западной Сибири. При этом использовался комплексный подход к эрозионным процессам с использованием лесоводственных путей решения проблемы.
При решении поставленных задач использовали ведомственные материалы (лесоустроительные отчеты, учет лесного фонда, статистическую отчетность предприятий и др.) и материалы натурных исследований.
По совместно составленной с Западно-Сибирским лесоустроительным предприятием ЗапСибЛеспроект программе с использованием лесоустроительных материалов последнего лесоустройства дана характеристика лесного фонда Республики Алтай, предгорных и равнинных лесов Алтайского края, разделенного по подпоясам лесного пояса. В пределах каждого подпояса лиственничные насаждения естественного происхождения разделялись: по продуктивности с выделением трех групп классов бонитета (2 класс и выше, 3 класс, 4 класс и ниже); полнотам (редины - 0,1-0,2, низкополнотные - 0,3-0,4, среднеполнотные - 0,5-0,7 и высокополнотные - 0,8 и выше); экспозиции склона (световые склоны - В,ЮВ,Ю,ЮЗ и теневые - З,СЗ,С,СВ) и равнинные; крутизне склона (до 200, 21-30 и свыше 310).
Экспериментальные работы выполняли на пробных площадях размером до 0,5 га, закладываемых согласно ОСТ 56-69-83 Площади пробные лесоустроительные. Метод закладки, в насаждениях лиственницы сибирской в различных лесорастительных условиях. На пробной площади проводилось описание всех компонентов насаждений по методикам (Сукачев, 1930; Сукачев, Зонн, 1964), а таксационное описание - по общепринятым методам таксации (Анучин, 1985). Исследование прироста по диаметру у деревьев осуществлялось взятием кернов приростным буравом на уровне корневой шейки с установлением линейных размеров по 5-летиям за последние 30-50 лет.
Количественную и качественную характеристику естественного возобновления исследовали принятыми в лесоводственноЦинвентаризационной практике методами (Побединский, 1962, 1966; Анучин, 1968; Инструкция, 1984) с некоторой детализацией. Так, для определения интенсивности возобновительного процесса на пастбищах с протяжением вверх по склону более 200 м, закладывали временные пробные площади (низ, середина и верх склона) с усреднением данных. Подрост учитывался на круговых учетных площадках размером 10 м2 в количестве 25 шт. на каждой пробе с охватом до 5% ее площади. На учетной площадке подсчитывали количество подроста по породам, а подрост лиственницы разделяли по высоте на три группы: до 0,5 м, 0,6-1,5 м и более 1,5 м, по качеству - на благонадежный, сомнительный и усохший.
Закладывали почвенные разрезы глубиной до материнской породы или мерзлоты со взятием образцов из каждого почвенного горизонта для проведения в лабораторных условиях анализов на гранулометрический и химический составы, которые выполнены в Алтайской агрохимлаборатории. Определение содержания в почве микроэлементов проведено методом количественного плазменно- спектрального анализа в лаборатории биогеохимии почв Института почвоведения и агрохимии СО РАН.
Исследование культур лиственницы сибирской проводили на пробных площадях в соответствии с существующими методиками (Огиевский, Хиров, 1967; Новосельцева, Родин, 1984; Родин и др., 1984, 1989) с учетом саженцев и естественного возобновления по породам. Всего заложено 53 пробные площади, в том числе в горных условиях 25 и в равнинных - 28. Учет естественного возобновления проведен на 1040 учетных площадках с обмером 850 растений лиственницы. При изучении лесных культур обмерено 630 экземпляров лиственницы. Взяты у 87 деревьев керны приростным буравом для определения радиального прироста. Экспериментальные материалы подвергли статистической обработке (Дворецкий, 1973).
4. Современное состояние лиственничных лесов на юге
Западной Сибири
4.1 Общая характеристика лесного фонда в регионе
На юге Западной Сибири лесной фонд занимает площадь 22283,7 тыс. га, в том числе насаждения лиственницы - 1366,6 тыс. га, или 6,1% площади (таблица 1). В Республике Алтай находится 1274,8 тыс. га, или 93,3 % лиственницы сибирской.
В Кемеровской области основные площади лиственничников сосредоточены в Горной Шории, а в Омской и Новосибирской областях ее ареал приурочен к северным границам. В Горном Алтае ею занято 21,3 % покрытых лесом земель, в Алтайском крае - 2,3 %. Встречается она в составе насаждений до 2 единиц и единичными деревьями как в горах на 15,3 % площади, так и на равнине - 4,1 %. В целом лиственница сибирская как древесная порода в естественном виде не произрастает лишь в самых южных районах Алтайского края, граничащих с Республикой Казахстан. Надо полагать, что в Кемеровской, Омской и Новосибирской областях единично в составе насаждений данная порода произрастает на значительно больших площадях. Об этом свидетельствуют успешные попытки ее искусственного распространения еще в 70-х годах (Платайс, 1976).
Таблица 1 - Распространение лиственницы сибирской на юге
Западной Сибири
Регион | есной фонд, | Площадь иственничников | Площ. редин, | Общая площадь | ||
тыс.га | тыс.га | % | тыс.га | тыс.га | % | |
Республика Алтай | 6000,0 | 1274,8 | 21,3 | 920.0 | 2194.8 | 36.6 |
Алтайский край | 3471,9 | 79,3 | 2,3 | 141.6 | 220.9 | 6.4 |
Кемеровская область | 4480,8 | 6,5 | 0,1 | н.д. | 4480.8 | 0.1 |
Новосибирская область | 4493,4 | 2,8 | 0,1 | н.д. | 4493.4 | 0.1 |
Омская область | 3937,6 | 2,2 | 0,1 | н.д. | 3937.6 | 0.1 |
Итого | 22283,7 | 1366,6 | 6,1 | 1061.6 | 2427.2 | 10.9 |
Если в Горном Алтае среди древесных пород явно преобладают лиственница сибирская и сосна кедровая сибирская (61,0 %), то в предгорье сложно выделить доминирующую породу: хвойные (сосна обыкновенная, лиственница сибирская, пихта сибирская, ель сибирская) занимают 49,2 % площади, а лиственные - 45,0 %. Достаточно высокий удельный вес березы и осины в лесном фонде является результатом многовековой деятельности человека, вызвавшей смену пород на вырубках. Смена происходит не только после сплошнолесосечных, но и при несплошных рубках с вырубкой хвойных деревьев и изменением состава древостоев на лиственные.
В Приобье в настоящее время сосна обыкновенная занимает 26,6 % площади покрытых лесом земель, в то время как 50-60 лет назад ею было занято 56,3 % площади (Шершнев, 2001). Снижение площади сосны обыкновенной произошло в результате лесозаготовительной деятельности, после которой большинство вырубок возобновляется березой и осиной с формированием мощной дернины, препятствующей естественному возобновлению главной породы.
есной фонд Республики Алтай составляет 6 млн. га, покрытые лесом земли занимают 4047,0 тыс. га площади или 67,4 %. В бассейне р. Бия они занимают 72,6 % площади, в бассейне р. Катунь - 64,1 %. Отмечено, что при продвижении в южном направлении происходит увеличение площадей нелесных земель. Лиственничные леса в регионе занимают площадь 1328,4 тыс. га или 32,8 % от покрытых лесом земель, но в бассейне р. Бия их всего 42,5 тыс. га (3,2 %), что связано с высокой конкурентной способностью темнохвойных пород.
4.2. Особенности произрастания насаждений лиственницы
сибирской в Горном Алтае
Наиболее ценный генофонд лиственницы сибирской сосредоточен в оптимуме ее произрастания - равнинных южнотаежных, предгорных и низкогорных насаждениях. Лиственничные леса в Горном Алтае наиболее распространены в бассейне р. Катунь и образуют достаточно широкий лесной пояс. Основные ее площади расположены на высоте от 900 до 1900 м над ур. м. Они территориально разделяются на два высотных подпояса: таежный среднегорный (900-1400 м) и таежный высокогорный (1400-1900 м). Ниже по склонам фрагментарно выражен лиственничный лесостепной подпояс, а выше - лиственничный подгольцовый.
Произрастание лиственницы сибирской зависит от многих причин, однако наиболее существенной следует считать конкурентные отношения ее с другими древесными породами. Островной характер ее распространения характерен не только для Горного Алтая. Аналогичная картина имеет место в Китае и Монголии (Леса Монгольской Народной Республики, 1980), что свидетельствует о сокращении ее площади с распадом ареала на отдельные массивы, изреживанием естественных насаждений со все суживающейся экологической локализацией вида потому, что лиственница сибирская является слабым лесообразователем и прочно занимает лишь те экологические ниши, которые не отвечают требованиям темнохвойных пород (Поздняков, 1975; Дылис, 1981 и др.).
По имеющимся лесоучетным материалам нет возможности выделить лиственничники паркового типа, эксплуатация которых ведет к сокращению общей площади этой формации. По нашим данным, около 30 % лиственничных лесов, расположенных в нижней части среднегорного подпояса, и все насаждения в лесостепном фрагментарном должны быть отнесены к лесам паркового типа с особым режимом ведения хозяйства в них. Здесь характерны чистые по составу низкополнотные насаждения с богатым травяным покровом на черноземовидных почвах при отсутствии подлеска и подроста, что связано с частыми низовыми пожарами и пастьбой скота.
Установлено, что продуктивность лиственничных насаждений всецело зависит от их расположения над уровнем моря. Если в низкогорье средний класс бонитета равен 2,7, в среднегорье - 3,1, в высокогорье - 3,9, то в подгольцовом подпоясе - 4,0. Причем и в бассейнах рек удельный вес насаждений по продуктивности оказывается различным. Так, в бассейне р. Бия класс бонитета в низкогорье равен 2,3, в среднегорье - 2,6, то в бассейне р. Катунь они, соответственно, равны 2,7 и 3,1. Продуктивность лиственничных насаждений для горных условий достаточно высокая: насаждения высокой и средней продуктивности занимают 49,1 % площади. Это в основном лиственничники лесостепного и нижней части среднегорного подпоясов. На высотах более 1400 м над ур. м. произрастают насаждения IV и V классов бонитета, а на верхней границе распространения леса даже Vа.
Высокополнотные насаждения лиственницы (0,8 и выше) в черневом подпоясе практически отсутствуют, (всего 0,7 тыс. га), в среднегорье они составляют 5,7 %, в высокогорье - 5,1 %. Особо следует отметить, что в бассейне р. Бия такие насаждения лиственницы вообще не встречаются, они имеют место лишь в бассейне р. Катунь.
Более четверти насаждений лиственницы сибирской произрастает на склонах теневых экспозиций, то есть, несмотря на исключительно высокое светолюбие порода предпочитает северо-западные склоны и ровные поверхности, которые оказываются более увлажненными. Эта особенность характерна для среднегорий и высокогорий. Склоны световых экспозиций оказываются и более крутыми. Нами были отдельно выделены склоны крутизной более 310, на которых распространены лиственничные насаждения на площади 412,4 тыс. га или 32,3 %. На менее крутых (до 200) расположено 37,2 % насаждений, то есть примерно по 1/3 покрытой лиственницей площади приходится на склоны крутизной до 200; 21-300; 310 и более. На ровных площадях и склонах менее 200 в низкогорье произрастает 32,3 % насаждений, в среднегорье - 40,1 %, в высокогорье - 34,2 %, а в подгольцовом подпоясе всего 4,5 % лиственничников.
4.3. Характеристика насаждений лиственницы сибирской
в предгорном Алтае
В предгорье основные площади лиственницы расположены в низкогорье (40,3 %) и среднегорье (49,6 %), в высокогорье их 10,1 %. В первую очередь это связано с тем, что при продвижении к равнине общие высоты горной системы понижаются, переходя в холмистую местность на границе с равниной. На такое своеобразное распространение лиственницы в горных условиях оказывают влияние многие факторы, но основными являются почвенно-климатические и конкуренция с темнохвойными древесными породами.
Различный удельный вес лиственничников в высотных поясах в предгорье и в горах непосредственно сказывается на их бонитете (таблица 2).
Таблица 2 - Структура лиственничных насаждений по классам бонитета и крутизне склонов
Подпояс | Площадь, тыс. га | Класс бонитета | Полнота | Крутизна склона, град., тыс. га | ||
6-20 | 21-30 | 31 и > | ||||
Низкогорный | 23,4 | 2,7 | 0,76 | 86,0 | 7,5 | 6,5 |
11,5 | 2,9 | 0,51 | 30,4 | 44,3 | 25,3 | |
Среднегорный | 40,2 | 3,0 | 0,67 | 41,2 | 32,8 | 26,0 |
671,3 | 3,1 | 0,57 | 40,1 | 33,2 | 26,7 | |
Высокогорный | 3,7 | 3,2 | 0,63 | 32,1 | 33,6 | 34,3 |
584,8 | 3,9 | 0,55 | 34,2 | 27,2 | 38,6 | |
Подгольцовый | 0 | - | - | - | - | - |
7,2 | 4,7 | 0,51 | 4,2 | 41,7 | 54,1 | |
Итого | 67,3 | 2,85 | 0,70 | 58,3 | 22,7 | 19,0 |
1274,8 | 3,50 | 0,56 | 37,1 | 30,7 | 32,2 | |
Примечание: числитель - предгорье, знаменатель - бассейн р. Катунь.
Если в низкогорных условиях это превышение составляет 6,9 %, в среднегорных - 3,8 %, то в высокогорных - 17,9 %. Средний класс бонитета лиственничных насаждений в предгорье составляет II,85, в горах - III, 50, т.е. в первом случае он выше на 22,8 %.
Интенсивность роста лиственничников напрямую связана с их полнотой, которая в предгорных условиях оказывается выше в сравнении с горными. Если в низкогорье в первом случае средняя полнота равна 0,76, то в горах она составляет 0,51 или на 49,0 % ниже, в среднегорье, соответственно, 0,67 и 0,57 (на 17,5 % ниже), а в высокогорье - 0,63 и 0,55 (на 14,5 % ниже).
Значительный интерес представляет приуроченность лиственничных насаждений относительно стран света. Порода предпочитает или ровные, с уклоном до 5, участки поверхности или склоны теневых экспозиций. С повышением местности над уровнем моря в предгорье удельный вес насаждений на световых склонах возрастает с 7,5 % (в низкогорье) до 38,6 % (в высокогорье). Таким образом, оптимальные экологические условия для лиственницы сибирской в предгорных условиях складываются на склонах теневых экспозиций при их крутизне до 20.
4.4. Лиственничные насаждения в равнинных условиях Алтайского края
В Алтайском крае к равнинным лесам относятся Верхне-Обской, Средне-Обской боровые массивы (842,2 тыс. га) и ленточные боры (1112,1 тыс. га). Насаждения произрастают на песчаных почвах днищ древних водных потоков, в связи с этим их продуктивность и породная структура насаждений находятся под влиянием обеспеченности влагой. И если в Приобье количество годовых осадков составляет 400-450 мм и условия произрастания сосны, березы, осины и лиственницы более благоприятны, то в ленточных борах с количеством осадков 250-300 мм сосна обыкновенная становится монопородой.
Всего на площади 220,9 тыс. га (6,4 %) лесного фонда Алтайского края в той или иной степени произрастает лиственница сибирская, а удельный вес ее насаждений составляет 2,3% (таблица 3).
Таблица 3 - Произрастание лиственницы сибирской в равнинных условиях, тыс. га
Район | Площадь произрастания иственницы | В том числе | ||
единичные деревья | естественные насаждения | культуры | ||
Приобье | 73,2 | 61,2 | 12,0 | 1,5 |
енточные боры | 0,1 | - | 0,1 | 0,1 |
Итого | 73,3 | 61,2 | 12,1 | 1,6 |
% | 100,0 | 83,5 | 16,5 | - |
Почти третья часть естественных (29,5 %) и более трети (37,5 %) искусственных насаждений имеют в составе лиственницу в пределах 3-4 единиц.
Наиболее чистыми по составу лиственничниками среди естественных насаждений (51,4 % площади) являются молодые в возрасте до 100 лет, среди лесных культур таких насаждений меньше - 25,0 % и это связано с созданием смешанных культур: 7Лц3С, 6Лц2С2Б и др. Среднее участие лиственницы в составе естественных насаждений составляет 5,9 единиц, а среди лесных культур - 5,0.
Среди лиственничников естественного и искусственного происхождения наименьший удельный вес имеют насаждения высокополнотные (0,8 и выше). Их доля составляет, соответственно, 10,5 и 12,5 %. Но наиболее распространены среднеполнотные (0,5-0,7), занимающие, соответственно, 60,0 и 62,5 % площади. В первую очередь это связано с биологическими особенностями породы, и в частности, с ее светолюбием. Даже загущенные посадки (4,5-5,0 тыс. сеянцев на 1 га) к 20-летнему возрасту сильно изреживаются. Как правило, в таких молодняках происходит хорошее очищение стволов от сучьев, а живая часть кроны занимает не более 25 % общей высоты ствола.
5. Почвенные условия произрастания лиственницы
5.1. Характеристика почв под лиственничниками в горных условиях
Почвенный покров лиственничных лесов благодаря высокой толерантности вида к факторам окружающей среды, характеризуется большим разнообразием. Широкое распространение низкополнотных лиственничников с хорошо развитым травянистым покровом обусловливает формирование под их пологом специфических почв. Благодаря доминированию дерновинных злаков в составе трав, ведущим почвенным мезопроцессом является дерновый (ПочвыЕ, 1973, Пузанов, 1990, Балыкин, 2004 и др.).
Присутствие карбонатов в профиле горно-лесных черноземовидных почв связано, прежде всего, с формированием их на карбонатных породах, а так же с внутрипочвенным новообразованием карбонатов, которое проявляется в виде пропитки, псевдомицелия, глазков, корок на нижних поверхностях каменистого материала. В карбонатных подтипах вскипание от 10 % HCl происходит, как правило, с глубины 20-30 см. Черноземовидные почвы отличает серая и темно-серая окраска и зернистая структура гумусовых горизонтов, а так же хорошо развитый дерновый горизонт. Они характеризуются высокими содержанием гумуса (до 20,0 % в верхней части профиля) и большой емкостью катионного обмена (в среднем до 50,0-60,0 мг-экв/100 г в гумусовых горизонтах).
Реакция среды слабокислая или нейтральная. Смещение рН в щелочную сторону (до 8,0-8,4), связанное с присутствием карбонатов (до 16,0 % и более), наблюдается в слабо выщелоченных и карбонатных подтипах. Содержание тяжелых металлов (Pb, Cd, Cu, Zn) в верхних горизонтах находится на уровне фона.
В юго-восточной части Горного Алтая под лиственничными насаждениями распространены таежные почвы на мерзлоте. Развитие мощной дернины, активное гумусообразование обусловливают хорошую оструктуренность и устойчивость к эрозионным процессам горно-лесных черноземовидных и дерновых почв. Насыщенность опада лиственницы основаниями (наряду с тем, что рассмотренные почвы сформировались на карбонатных породах) препятствует протеканию процессов оподзоливания в мерзлотно-таежных почвах под лиственничными лесами.
5.2. Почвы в парковых лиственничниках
Большая роль в формировании горно-лесных черноземовидных почв принадлежит почвенной фауне, особенно дождевым червям. Почвы обладают высокой биологической активностью. Эти почвы дренированы, с хорошим поверхностным и внутрипочвенным стоком, в них отсутствуют восстановительные процессы и поэтому нет признаков оглеенности. Они характеризуются высоким содержанием гумуса, особенно в горизонте А - 13,7 %, с глубиной его содержание падает постепенно и в горизонте СД количество его снижается до 1,8 %. Гранулометрический состав горно-лесных черноземовидных почв средне-, тяжело-суглинистый и крупно-пылеватый.
Установлено, что по качественному составу гумуса почвы имеют сходство с черноземами долин. Гуминовые кислоты преобладают над фульвокислотами в гумусовом горизонте. Эти почвы в горизонте А слабокислые или нейтральные, рН 6,6 - 7,1. Емкость обмена высокая, в горизонте А она достигает 50 мг-экв. на 100аг почвы, причем в составе обменных катионов преобладает кальций. Почвы вполне достаточно обеспечена подвижными формами элементов питания NPK.
Таким образом, парковые лиственничные леса, как фактор почвообразования, способствуют развитию дернового процесса и формированию нейтральных высокоплодородных почв.
5.3. Микроэлементы в почвах под горными лиственничниками
Содержание и внутрипрофильное распределение элементов, в первую очередь, зависит от содержания и распределения их в почвообразующем горизонте (Мальгин, 1978; Кабата-Пендиас, 1989; Мотузова, 1999 и др.).
В лиственничниках, произрастающих на горно-лесных бурых почвах Алтая, обнаружена корреляционная зависимость средней и высокой степени (r=0,50-0,98) между валовым содержанием большинства микроэлементов (Zr, Pb, Cu, Ni, Nb, Co) и содержанием фракций ила и физической глины.
Результаты наших исследований свидетельствуют, что содержание Mn в гумусовых горизонтах лесных почв Горного Алтая приближается к кларку этого элемента в почвах мира и колеблется в среднем от 808,9 до 848,2 мг/кг. К своему кларку в почвах мира близка так же концентрация Ni. Его содержание в гумусосфере почв горно-лесного пояса Алтая варьирует от 39,0 до 52,2 мг/кг (таблица 4).
Таблица 4 - Микроэлементы в гумусовых горизонтах лесных почв Горного Алтая, мг/кг
Почвы | Параметр | Mn | Zr | Zn | Pb | Nb | Cu | Ni | Co | Sn | Mo |
Бурые | Xср. | 848,2 | 241,1 | 65,8 | 15,0 | 21,8 | 28,3 | 39,0 | 19,1 | 4,3 | 4,0 |
m | 59,2 | 11,7 | 2,2 | 1,0 | 2,0 | 1,8 | 1,3 | 0,9 | 0,3 | 0,2 | |
Черноземовидные | Xср. | 808,9 | 237,1 | 89,6 | 28,8 | 30,0 | 43,5 | 52,2 | 13,6 | 5,3 | 5,1 |
m | 46,5 | 10,4 | 6,1 | 4,0 | 2,6 | 3,2 | 2,5 | 0,6 | 0,4 | 0,3 | |
Кларк Западной Сибири | 797,0 | 265,0 | 73,0 | 18,0 | 16,7 | 31,0 | 42,0 | 13,0 | 4,8 | 4,3 | |
От горно-лесных дерново-подзолистых почв к горно-лесным черноземовидным концентрация цинка в гумусовых горизонтах изменяется в следующих пределах: 65,8-89,6 мг/кг. Таким образом, меньшие значения соответствуют кларку Zn в почвах мира, а максимальные - кларку этого элемента в Земной коре. Кларку в земной коре соответствует содержание следующих элементов: Pb (15-29 мг/кг), Co (14-22 мг/кг).
Обратная ситуация наблюдается в отношении меди. Среднее содержание этого элемента в гумусовых горизонтах горно-лесных почв составляет 28,3-43,5 мг/кг, что несколько выше кларка Cu в почвах мира, но не превышает кларка в Земной коре.
В этой связи, оценка уровней концентрации элементов в гумусовых горизонтах почв может служить показателем экологического состояния экосистемы в целом. Средние значения валовых концентраций микроэлементов в гумусовых горизонтах почв лесного пояса Горного Алтая в несколько раз ниже нормативов, принятых в России, и не представляют опасности для живых организмов, в том числе и для человека.
В течение первых 50 лет жизнедеятельности лиственничные насаждения оказывают существенное влияние на повышение плодородия южных черноземов, что выражается в нейтрализации почвенного раствора, повышении содержания гумуса, степени насыщенности основаниями, меньшем накоплении тяжелых металлов.
6. Естественное возобновление лиственницы сибирской
в различных условиях произрастания
6.1. Естественное возобновление лиственницы в среднегорье
Анализ заготовки семян в среднегорье показал, что за 10-летний период имел место лишь один год с урожаем в 2 балла, а шесть лет были неурожайными. Не менее важным моментом является возможность прорастания семян и выживание всходов. Довольно успешно возобновление протекает в зеленомошных листвягах, в разнотравных и широкотравных возобновление затруднено сильным задернением почвы (Чижов, 2003). Практически совершенно отсутствует возобновление лиственницы в парковых листвягах.
Пастьба скота оказывает отрицательное влияние на процесс естественного возобновления лиственницы в отдельных условиях. Так, на теневых склонах среднегорий количество самосева лиственницы сибирской на вырубках без пастьбы скота лишь на 37 % больше, чем на вырубках с интенсивной пастьбой, хотя в отдельных местах при интенсивном выпасе скота возобновление лиственницы вообще отсутствует.
После рубки леса самосев лиственницы появляется в достаточном для ее возобновления количестве, но в связи с развитием травянистого покрова и интенсивной пастьбой скота количество его снижается, и этот процесс длится как минимум 15 лет. И только после этого на вырубках количество подроста начинает постепенно увеличиваться (рисунок 1).
Рисунок 1 - Зависимость между возрастом вырубки и количеством самосева лиственницы сибирской на теневой экспозиции в среднегорье
(количество самосева: 1 - на вырубках без пастьбы скота;
- - на вырубках с интенсивной пастьбой скота)
Определенными особенностями отмечается интенсивность и направленность лесообразовательного процесса. Наиболее интенсивно после прекращения пастьбы скота возобновились пастбища на высоте от 1300 м - 3600 шт./га. C увеличением возраста после прекращения пастьбы скота возрастают общее количество подроста (r=0,85) и высота с 1,0 м в 10-летнем возрасте до 4,2 м - в 20-летнем. Породная структура подроста на пастбищах в среднегорье не отличается большим разнообразием, в составе участвуют лишь лиственница сибирская и береза повислая. Причем интенсивность возобновительного процесса у лиственницы сибирской более высокая в сравнении с березой повислой, в составе подроста ее участие достигает 90 %. На высоте 1150 м состав подроста 8Лц2Б, а на высоте 1300 м - 9Лц1Б. Эти различия связаны с развитием живого напочвенного покрова и мощностью образуемого при этом слоя дернины.
6.2. Влияние условий высокогорий на возобновительный процесс лиственницы сибирской
Одной их характеристик лесообразовательного процесса является его цикличность (Некрасова, 1961, 1974 и др.). Среди многих причин, вызывающих цикличность лесообразовательного процесса, основными являются климатические факторы и поэтому она наиболее ярко проявляется в районах с неблагоприятными для лесной растительности сочетаниями тепла и влаги. В экстремальных условиях совпадения благоприятных факторов для возобновления складываются только в отдельные годы, поэтому наблюдаются волны появления подроста по времени.
В составе подроста на гарях в высокогорье (таблица 5), участвуют лишь кедр сибирский и лиственница сибирская. Причем интенсивность возобновительного процесса у кедра сибирского более высокая, его участие в составе достигает 90 %. На высоте 1600 м состав подроста 9К1Лц, а на высоте 1800 м - 8К2Лц.
Таблица 5 - Естественное возобновление на гарях в высокогорье, шт./га
Высота над ур.м, м | Порода | Всхо-ды | Подрост, всего | в т.ч. по высоте, м | |||||||
< 0,5 | 0,6 - 1,0 | 1,1 - 1,5 | 1,5 и > | ||||||||
Б | Н/б | Б | Н/б | Б | Н/б | Б | Н/б | ||||
1600 | К | 1160 | 2340 | 250 | 0 | 120 | 50 | 250 | 30 | 1330 | 310 |
ц | 110 | 195 | 0 | 0 | 25 | 0 | 0 | 0 | 110 | 60 | |
Итого | 1270 | 2535 | 250 | 0 | 145 | 50 | 250 | 30 | 1440 | 370 | |
% | - | 100,0 | 9,9 | 0 | 5,7 | 2,0 | 9,9 | 1,2 | 56,7 | 14,6 | |
1800 | К | 1720 | 3225 | 1700 | 650 | 230 | 100 | 250 | 25 | 220 | 50 |
ц | 520 | 805 | 110 | 50 | 70 | 50 | 200 | 75 | 150 | 100 | |
Итого | 2240 | 4030 | 1810 | 700 | 300 | 150 | 450 | 100 | 370 | 150 | |
% | - | 100,0 | 44,9 | 17,4 | 7,4 | 3,7 | 11,2 | 2,5 | 9,2 | 3,7 | |
Примечание: Б - благонадежный, Н/б - неблагонадежный
В первую очередь обращает на себя внимание различное количество подроста кедра и лиственницы старшего возраста (высота 1,5 м и более): на пробной площади на высоте 1600 м его всего 1810 шт./га, что составляет 70,1 % от общего количества, а на пробной площади 1800 м - 520 шт./га или 12,9 %. По нашему мнению, это связано с интенсивной деятельностью кедровки в первые годы после пожара.
Естественный отпад подроста лиственницы происходит под влиянием условий местопроизрастания и интенсивность отпада оказывается более высокой в сравнении с кедровым подростом. Так, в возрасте до 10 лет он составляет 45,4 %, а в возрасте более 20 лет - 66,7%, в то время как у кедра сибирского в этом возрасте удельный вес неблагонадежных растений не превышает 23,3 %.
В экстремальных условиях высокогорья при вегетационном периоде 60-70 дней интенсивность роста подроста кедра сибирского и лиственницы сибирской в высоту оказывается различной. За первые 40 лет жизни средняя высота подроста кедра сибирского составила около 170 см, а лиственницы сибирской - 250 см. Это можно объяснить лишь различной протяженностью периода роста растений в высоту. Естественное возобновление гарей в условиях высокогорий в большей степени зависит от наличия семян. У верхней границы леса семеношение у кедра сибирского и лиственницы сибирской практически отсутствует и появления самосева зависит от деятельности кедровки и направления ветров.
На гарях в течение 40 лет после пожара в высокогорье процесс естественного возобновления можно считать завершенным по количеству подроста и его породному составу, но процесс продолжается хотя и более низкой интенсивности. При исключении повторного пожара на гари сформируется смешанное насаждение с составом 7-8 К 2-3 Лц.
6.3. Интенсивность прироста лиственницы по диаметру в различных условиях
Радиальный прирост достаточно наглядно отражает не только возраст деревьев, но и соответствие условий произрастания их требованиям. Если в субальпийском подпоясе на границе произрастания кедра сибирского и лиственницы сибирской (1860 м) средний текущий прирост за последние 80 лет составил 0,4 мм в год, то по мере улучшения экологических условий, а это связано с понижением высоты относительно уровня моря, он повышается в 2 раза, достигая 0,8 мм в год на высоте 1680 м. Этого нельзя сказать о приросте деревьев в парковых лиственничниках, расположенных на высоте 1280 м над ур. м. Здесь снижение радиального прироста связано с возрастом деревьев, который находится на пределе жизненного цикла.
Таким образом, лиственница сибирская в горах Алтая устойчиво занимает экологическую нишу в горно-таежном и субальпийском подпоясах, где она, даже контактируя с темнохвойными породами, сохраняет свое присутствие и доминирование.
На границе между нижней кромкой леса и высокогорной степью ареал лиственницы сибирской постепенно сокращается главным образом по причинам антропогенного и зоогенного влияния. Особенно это проявляется вблизи населенных пунктов, где насаждения становятся парковыми, что является последней стадией деградации лиственничников.
7. Искусственное восстановление лиственницы сибирской
7.1. Состояние лесных культур в горных условиях
В Горном Алтае за 40 лет с начала проведения работ по искусственному лесовосстановлению было создано около 100 тыс. га лесных культур различных пород, что составляет 0,6 % покрытых лесом земель, в т.ч. из лиственницы 6,8 % (Парамонов, 1998; Парамонов и др., 2000, 2009).
Исследования проведены в елово-лиственничных и лиственничных культурах 30-32-летнего возраста, созданных в типе леса лиственничник разнотравный на высоте 1050 м над уровнем моря. Почвы темноЦсерые лесные мощные щебенистые. Растительный покров целинных участков представлен осочково-разнотравным сообществом
В смешанных посадках (Е-Е-Л-Л-Е-Е) выпас скота не проводился, а в чистых - в течение одного и пяти месяцев. При совместном произрастании у лиственницы сибирской сформировалось на 10 % больше деревьев средних размеров (III класс роста), а у ели превалировали отставшие в росте особи. Большая сохранность лиственницы в чистых посадках отмечена на площадях с краткосрочным выпасом животных и снижается в условиях постоянного выпаса.
Ход роста деревьев по высоте (рисунок 2) в смешанных посадках свидетельствует о лучших условиях в зеленомошном типе леса без выпаса скота. Лиственница сибирская развивается по Iа классу бонитета и опережает в росте ель сибирскую на 1,2-1,5 м. С началом выпаса скота рост культур резко снижается даже на площадях с краткосрочным выпасом, что привело к снижению бонитета на один класс. Еще более существенное снижение роста культур произошло на площадях с постоянным выпасом скота.
Рисунок 2 - Ход роста культур лиственницы и ели по высоте. Смешанные культуры (ПП-1): 1 - лиственница, 2 - ель; чистые культуры : 3 - лиственница (ПП-2), 4 - лиственница (ПП-3)
В смешанных культурах формируются высокопродуктивные древостои с запасами древесины 322 м3/га, из которых на долю лиственницы сибирской приходится 35 % (таблица 6).
Таблица 6 - Характеристика лесных культур
№ пр. пл. | Порода | Возраст, ет | Густота, шт./га | Диаметр, см | Высота, м | Класс бонитета | Полнота | Сумма Площ.,сеч., м2/га | Запас, м3/га | Средний прирост, м3 |
1 | иств. | 32 | 550 | 18,3 | 15,4 | Iа | 0,4 | 14,5 | 113,1 | 3,5 |
Ель | 1270 | 16,6 | 14,2 | 1,5 | 0,9 | 27,9 | 209,4 | 6,5 | ||
2 | иств. | 30 | 1868 | 16,3 | 13,2 | I | 1,2 | 39,0 | 262,1 | 8,7 |
3 | ист. | 30 | 1480 | 13,2 | 11,2 | II | 0,7 | 20,3 | 126,9 | 4,2 |
Чистые лиственничные культуры в условиях травяного типа леса оказались менее продуктивными, особенно на площадях с постоянным выпасом скота. Причиной снижения роста и продуктивности лесных культур послужило уплотнение почвы, вызванное зоогенным влиянием.
В среднегорье создание лесных культур лиственницы сибирской и ели сибирской на темно-серых лесных почвах в условиях разнотравного и зеленомошного типов леса следует считать целесообразным. Интенсивность роста и продуктивность лесных культур снижается с увеличением сроков зоогенного воздействия на почву.
7.2. Анализ роста культур лиственницы сибирской в сравнении с сосной обыкновенной в условиях лесостепи
Объектом исследования послужили лиственничные культуры как чистого состава, так и смешанного с сосной обыкновенной и березой повислой. Возраст 35 и более лет. В насаждениях сформировался разнотравный тип леса. К концу 2 класса возраста сохранность растений составила 13,9-23,5 % или 550-900 деревьев на 1 га. В насаждениях 2-3 раза проводились рубки ухода, в основном, по низовому методу.
иственница сибирская по разному реагирует интенсивностью ростовых процессов на смешение древесных пород. При равновеликой полноте и идентичности типа леса чистые лиственничники достаточно успешно растут в высоту, достигая к 40-летнему возрасту 16,9 м, что соответствует I классу бонитета. В то время как в смешении с березой повислой в аналогичном возрасте высота лиственницы сибирской достигает 9,4 м (III класс бонитета), или на 44,4 % ниже. В смешении же с сосной обыкновенной, она, наоборот, растет более успешно и к 40 годам она выше, чем в чистых.
Несмотря на проведенные меры ухода, дифференциация деревьев в насаждениях остается достаточно значительной и различной. Основу будущих насаждений создают деревья 1-11 классов роста и их удельный вес оказывается около 50 %, но в смешанном насаждении лиственницы сибирской с березой повислой лучших деревьев оказывается 38,7 %.
Был проведен анализ радиального прироста деревьев у шейки корня. Если деревья лиственницы сибирской I и II классов роста показывают сходные средние приросты, которые различаются на 15,8 %, то при сравнении с III классом величина прироста составляет 60,9 %, а у IV класса - 41,9 %. Наибольшую величину радиального прироста деревья достигают в возрасте от 20 до 30 лет, затем начинается его снижение. За последующие 10 лет интенсивность прироста снижается у деревьев I класса на 10,1 %, у II - на 19,8 % и более чем на четверть у деревьев III и IV классов роста. Средний прирост по диаметру у деревьев сосны обыкновенной за 10 лет оказался более значительным в сравнении с лиственницей. Так, деревья лиственницы сибирской 1 класса роста имеют средний прирост 21,5 мм, а деревья сосны обыкновенной - 23,2 мм. Следует отметить, что сосна обыкновенная прирастает по диаметру менее интенсивно в первые 10 лет жизни, в дальнейшем ее радиальный прирост увеличивается: у деревьев 1 класса роста - 98,5 % в сравнении с лиственницей сибирской, во вторые 10 лет он становится больше на 20,0 %. Несмотря на то, что лиственница сибирская и сосна обыкновенная стоят на одном уровне по светолюбию, по интенсивности роста в высоту они различаются значительно, что связано с возрастом наступления максимального среднего прироста. Если у сосны обыкновенной он наступает в 25 лет, то у лиственницы сибирской в 35, а по диаметру - в 15 и 30 лет, соответственно (таблица 7).
Таблица 7 - Анализ хода роста лиственницы сибирской в сравнении с сосной обыкновенной по высоте и диаметру
Возраст, лет | иственница сибирская | Сосна обыкновенная | ||||||
высота, м | прирост по высоте, см | диаметр, см | прирост по диаметру, мм | высота, м | прирост по высоте, см | диаметр, см | прирост по диаметру, мм | |
5 | 2,10,2 | 42 | 2,50,2 | 40 | 2,00,1 | 40 | 2,00,2 | 40 |
10 | 4,00,3 | 40 | 3,40,2 | 34 | 3,70,3 | 37 | 7,90,6 | 79 |
15 | 5,60,5 | 37 | 6,40,4 | 43 | 5,80,2 | 39 | 12,40,7 | 83 |
20 | 7,60,7 | 38 | 9,20,8 | 46 | 9,41,0 | 47 | 13,41,1 | 67 |
25 | 9,00,6 | 36 | 10,60,8 | 42 | 13,41,3 | 54 | 14,21,0 | 57 |
30 | 12,00,7 | 40 | 15,60,7 | 52 | 15,41,2 | 51 | 14,70,8 | 49 |
35 | 14,30,9 | 41 | 16,11,6 | 46 | 16,91,0 | 48 | 16,81,5 | 48 |
40 | - | - | - | - | 18,01,8 | 45 | 18,21,1 | 45 |
В настоящее время насаждения лиственницы развиваются по II классу бонитета, а сосновые - по I классу, но в перспективе культуры лиственницы сибирской перейдут в первый класс бонитета.
7.3. Состояние культур лиственницы сибирской в Приобье
Следует отметить слабый по интенсивности рост лиственницы сибирской по высоте и диаметру в травяно-болотном типе леса (17,1 см и 2,3 мм), а наиболее интенсивно растет лиственница сибирская в разнотравных типах леса, где ее средний прирост по высоте равен 42,0 см в год и 5,5 мм по диаметру и несколько хуже в широкотравных типах леса, соответственно 34 см и 4,2 мм (рисунок 3).
Рисунок 3 - Ход роста лиственницы сибирской по высоте и диаметру
Средний прирост по диаметру снижается с возрастом. Если в 10 лет он равнялся 9,0 мм, то в возрасте 40 лет он составил 4,7 мм или на 47,8 % ниже, а средний прирост по высоте возрастает с 40 см до 50 см в год. Связь между возрастом дерева и его средним приростом по диаметру выражается как отрицательная очень тесная с коэффициентом корреляции r= -0,860,06. Существующая связь между возрастом культур лиственницы сибирской и их средней высотой носит положительный характер. Она выражается как очень выcокая и тесная, близкая к функциональной при коэффициенте корреляции r= 0,990,007, а связь между возрастом лесных культур и их средним диаметром r= 0,970,02, то есть также связь близка к функциональной.
Сосна обыкновенная, как более приспособленная к росту на дерново-подзолистых песчаных почвах, в первые 15 лет опережает лиственницу сибирскую по интенсивности роста в высоту. К этому времени культуры сосны обыкновенной достигают высоты в среднем около 6,5 м и они оказываются на 8,3 % выше культур лиственницы сибирской аналогичного возраста. Но в дальнейшем лиственница сибирская усиливает прирост в высоту, а в итоге она перегоняет сосну обыкновенную. Культуры остаются более высокими по крайней мере до 45 лет. К этому возрасту средний прирост по высоте у сосновых культур составляет 44,4 см, а у лиственничных - на 10,1 % выше.
7.4. Сохранность искусственных насаждений лиственницы
сибирской в условиях сухой степи
Небольшой по площади опыт предшествующих лет показывает, что в качестве главных лесообразующих пород в степной и сухостепной зонах могут применяться, наряду с лиственными, и хвойные породы: лиственница сибирская и сосна обыкновенная. При создании государственных лесных полос Рубцовск-Славгород и Алейск-Веселовка она применена на площади более 1300 га. Лиственница сибирская в условиях лесостепи показывает себя нетребовательной породой по отношению к почвенному плодородию, она произрастает и на бедных почвах, но очень чутко реагирует на увлажнение.
Общее состояние лиственницы сибирской на участках с корнедоступными грунтовыми водами хорошее. В возрасте 35лет деревья имеют высоту 15,0 м при диаметре 19,6 см, а на участке с некорненедоступными грунтовыми водами удовлетворительное. Высота деревьев составила 10,8 м, диаметр ствола - 9,1 см.
Таким образом, имеющийся опыт создания насаждений из лиственницы сибирской в степных условиях оказался положительным, особенно на площадях с корнедоступными грунтовыми водами. При более глубоком их залегании защитные лесные полосы из лиственных пород резко сокращают длительность жизненного цикла, но лиственница сибирская продолжает достаточно интенсивно прирастать в высоту.
7.5 Сохранность искусственных насаждений лиственницы
сибирской в Кулундинской степи
В Кулундинской степи в пределах границ Алтайского края созданы две государственные защитные лесные полосы: Рубцовск-Славгород на площади 6142 га и Алейск-Веселовка - 6768 га (Парамонов и др., 2000). Среди 1333 га лиственничников насаждений 2 класса возраста имеется 29 га, 3 класса - 1248 га, 4 класса - 56 га. Средний возраст превышает 50 лет.
К 50-летнему возрасту сохранность березы повислой и лиственницы сибирской оказывается практически одинаковой. В обоих случаях большая часть деревьев выпала из состава в первые 20 лет после посадки. В ближайшие годы еще 18,8 % деревьев березы повислой и 8,3 % лиственницы сибирской выпадут из состава насаждений.
При общем снижении сохранности растений от крайних рядов к средним происходит повышение удельного веса деревьев 1-2 классов роста. Так, в лиственничных рядах от 3-го к 12-му сохранность снижается в 1,6 раза, а деревьев 1-2 классов роста, наоборот, повышается на 30 %.
Повышенная сохранность имеет место в средних рядах между рядами яблони сибирской и липы мелколистной (рисунок 4).
1 - лиственница сибирская; 2 - берёза повислая
Рисунок 4 - Влияние яблони сибирской (3) и липы мелколистной (4) на сохранность лиственницы сибирской (1) и березы повислой (2)
Существующая связь между средним диаметром дерева в ряду и номером ряда, начиная с южной стороны, для березы повислой выражается как значительная (r=0,570,13), а для деревьев лиственницы сибирской - как тесная (r=0,810,19).
Радиальный прирост по диаметру находится в прямой зависимости от местопроизрастания дерева, что связано, в основном, с угнетением со стороны других видов деревьев. В лиственничной части деревья с диаметром 14 см и менее составляют 46,2 % от общего количества, а с диаметром 16 см и выше - 53,8 %. Для сравнения нами взяты отдельно растущие деревья лиственницы сибирской: в данных лесорастительных условиях при полном солнечном освещении в 50 лет диаметр на высоте 1,3 м достигает 28 см, что на 18 % выше самого крупного дерева данного вида в лесополосе.
Исследования показали, что в 50-летнем возрасте средняя высота деревьев лиственницы сибирской и березы повислой в условиях сухой степи различается на 1,5 м, а по диаметру на 2 см, то есть оба вида насаждений оказываются достаточно устойчивыми без видимых признаков деградации.
7.6. Рост различных древесных пород в сухой степи
В защитные лесные насаждения наиболее целесообразно вводить лиственницу сибирскую, которая в зимнее время обеспечивает, за счет опадения хвои продуваемость полосы и тем самым способствует равномерному распределению снега в межполосных пространствах. В то время как лесополосы из сосны обыкновенной за счет создания непродуваемости способствуют накоплению снега как внутри полосы, так и рядом с ней на заветренной стороне. Такие насаждения предпочтительнее создавать у дорог и на склонах в качестве придорожных и водорегулирующих. В полях за сосновыми полосами следует проводить уход, заключающийся в обрезке сучьев.
Сохранность лиственницы сибирской в сухой степи выше, чем у березы повислой и дуба черешчатого при сравнении насаждений идентичного возраста. Интенсивность роста лиственницы сибирской, березы повислой, сосны обыкновенной в данных условиях выше, чем у дуба черешчатого и ели сибирской. Кульминация прироста у лиственницы сибирской в исследованных почвенных условиях наступает в 10-летнем возрасте и продолжается в течение 20-25 лет. В дальнейшем она снижается примерно в 2 раза. Наиболее интенсивно растут по диаметру деревья лиственницы сибирской в однорядных посадках при ежегодном приросте до 4,4 мм.
В 21-летних культурах ели сибирской около 40 % деревьев начали образовывать шишки, которые отличаются большими размерами, но самосева не обнаружено. Прирост ели сибирской в высоту достигает 50 см в год, хвоя живет до 9 лет. Самые крупные деревья ели сибирской имеют высоту более 10 м при диаметре на уровне почвы 22-23 см.
В условиях сухой степи на песчаных почвах наиболее интенсивно по высоте растет сосна обыкновенная, в сравнении с ней средний прирост у ели сибирской составляет 66,0 %, у лиственницы сибирской - 75,5, а у дуба черешчатого - 37,7 %. Отмечаемый низкий прирост у последнего как в высоту, так и по диаметру объясняется исключительно неблагоприятными для него лесорастительными условиями. Лиственница сибирская, наоборот, в этих условиях достигает значительного роста и развития. Достаточно хорошие показатели демонстрирует ель сибирская, что, по всей вероятности, связано с залеганием грунтовых вод на глубине не более 3,5 м.
Имеющийся опыт по интродукции в сухой степи юга Западной Сибири позволяет сделать вывод о возможности введения в защитные лесные насаждения сосны обыкновенной и лиственницы сибирской. Ель сибирскую можно использовать лишь на участках с повышенным уровнем грунтовых вод и совершенно нецелесообразно использовать дуб черешчатый на песчаных почвах в ленточных борах.
Сотрудниками Алтайской АГЛОС А.П.Симоненко и Т.И.Симоненко (2003) удалось на каштановых почвах в сухой и засушливой степи создать ряд опытных лесополос из сосны обыкновенной, состоящих из 1-4 рядов. Возраст лесополос - от 18 до 30 лет. Несмотря на ряд исключительно засушливых лет (1997-1999 гг.), сосна обыкновенная сохранила свою жизнеспособность.
Сохранность деревьев оказалась довольно высокой для условий сухой степи (60,9-87,1 %). Деревья сомкнулись как в ряду, так и между рядами, на почве образовался слой лесной подстилки главным образом из опавшей хвои мощностью 1-2 см. Как под пологом, так и на окраинах лесополос появилось семенное возобновление сосны обыкновенной в возрасте до 8 лет и при высоте до 0,9 м.
Отмечено, что в одинаковом возрасте (18-19 лет) средние высоты деревьев сосны обыкновенной зависят от числа рядов в полосе. Если в однорядной полосе средняя высота равна 4,64 м, то в трехрядной - 6,98 м (деревья выше в 1,5 раза). Такое существенное различие связано с ветровым воздействием в степи. В 30 лет сосна обыкновенная достигает высоты 8 м и ее действие на прилегающие поля распространяется на расстояние до 200 м.
Средний прирост в высоту наиболее значителен у деревьев в трехрядной полосе (36,7 см/год). Со снижением числа рядов в полосе уменьшается и средний прирост по высоте, но в последнем случае возрастает средний радиальный прирост по диаметру.
От высоты расположения живой части кроны зависит со временем и продуваемость лесополосы. В данном случае даже однорядная сосновая полоса, имея боковые ветви длиной до 2,8 м и прикрепление живых сучьев на 20 см от почвы, уже в возрасте 18 лет становится ажурной по конструкции, а двухрядная в этом возрасте - непродуваемой.
Общая дальность влияния сосновых лесополос различной рядности оказывается практически одинаковой, за исключением 3-рядной полосы в возрасте 30 лет в засушливой степи (таблица 8).
При сравнении воздействия лесополос из различных древесных пород на снегонакопление видим, что полосы из тополя бальзамического, вяза обыкновенного, березы повислой оказывают меньшее влияние. Это находит выражение как в дальности влияния, так и в объеме накопленного снега.
Учитывая жизнеспособность сосновых полезащитных лесных полос в экстремальных почвенно-климатических условиях и их влияние на снегонакопление (как внутри полос, так и на межполосных полях), следует признать, что создавать хвойные насаждения в степных условиях целесообразно.
Таблица 8 - Снегонакопление под влиянием лесополос различного видового состава
Вид | Номер ряда | Возраст, ет | Ширина, м | Высота снега в полосе, см | Расположение полосы, м | Объем снега в 1м полосы, м3 | Высота снега в поле, см | |
наветренная | подветренная | |||||||
Сосна | 1 | 19 | 6 | 90 | 30 | 30 | 18,0 | 15,1 |
2 | 20 | 6 | 110 | 40 | 30 | 21,2 | 16,5 | |
3 | 20 | 9 | 60 | 30 | 30 | 18,0 | 17,2 | |
4 | 20 | 12 | 50 | 40 | 30 | 20,6 | 14,3 | |
3 | 30 | 9 | 45 | 70 | 80 | 35,6 | 22,7 | |
Диаг. | 19 | 9 | 70 | 40 | 40 | 23,1 | 14,6 | |
Береза | 2 | 19 | 6 | 40 | 20 | 20 | 10,8 | 19,4 |
Вяз | 3 | 19 | 9 | 63 | 20 | 20 | 14,1 | 19,3 |
Вяз | 2 | 19 | 6 | 40 | 10 | 20 | 10,4 | 11,6 |
Тополь | 3 | 22 | 9 | 70 | 10 | 20 | 12,7 | 17,0 |
Примечание: Диаг.- расположение растений в полосе по диагонали
8. Перспективы расширения ареала лиственницы в Западной Сибири
8.1. Оптимизация породной структуры лесного фонда
Верхне-Обского массива
В Алтайском крае с 20-х годов прошлого столетия наиболее интенсивной лесоэксплуатации подвергались сосновые насаждения Верхне-Обского борового массива, расположенного в равнинной части края и доступного со всех сторон. В сравнении с 1950 г. удельный вес сосны обыкновенной в составе лесного фонда снизился с 56,3адо 26,6а%, березы повислой возрос с 32,0 до 55,9а%. Увеличилась и доля осины с 11,6а% до13,8а%.
Анализ породной структуры лесного фонда показал, что 165,2 тыс. га березовых и осиновых насаждений произрастают на коренных типах леса сосны обыкновенной. При естественном развитии в Верхне-Обском массиве березовые насаждения должны занимать 30,0-35,0а%, а осиновые - 4,0-5,0а% покрытых лесом земель.
В результате целенаправленного воздействия на лесной фонд (табл.а9), имеется возможность повысить долю хвойных на 22,0а%, а лиственных - снизиться на 22,4а%, т.е. породная структура лесного фонда приблизится к естественному состоянию (таблица 9).
Таблица 9 - Породная структура лесного фонда в настоящее время и в перспективе
Год | Сосна | иственница | Ель | Береза | Осина | Прочие |
2009, га | 160408 | 787 | 725 | 336744 | 83288 | 20571 |
2030, га | 292815 | 2804 | 1955 | 226488 | 58791 | 19670 |
2009, % | 26,6 | 0,1 | 0,1 | 55,9 | 13,8 | 3,5 |
2030, % | 48,6 | 0,5 | 0,3 | 37,6 | 9,7 | 3,3 |
Достичь желаемого породного состава в массиве можно проведением целого ряда лесохозяйственных мероприятий: содействие естественному возобновлению, создание лесных культур, реконструкция малоценных насаждений, рубки ухода в молодняках и средневозрастных насаждениях, рубки омоложения и переформирования в спелых древостоях. Оптимизацию породной структуры Верхне-Обского массива можно осуществить в течение ближайших 20 лет.
8.2. Влияние глубины залегания грунтовых вод на рост древесных видов
При составлении карты в масштабе 1:500000 использованы данные кадастра подземных вод Алтайского края (учетные карточки буровых скважин), регионально-типологическая ландшафтная карта (Винокуров, 1971, 1975), материалы гидрогеологического и топографических съемок. В результате получена планово-структурная основа глубин залегания первых от поверхности водоносных горизонтов.
С использованием планиметра были вычислены площади с различным уровнем залегания грунтовых вод по 19 административным районам Алтайского края, которые входят в районы сухой и засушливой степи.
Средняя глубина грунтовых вод по административным районам определялась через отношение суммы произведений площадей на глубину залегания вод к обшей площади района. Оказалось, что по сухой и засушливой степи средняя глубина залегания грунтовых вод оказывается идентичной, несмотря на резкие колебания внутри районов.
В сухой степи средняя высота березы повислой оказывается меньшей в сравнении со средней высотой тополя бальзамического на 10,6 % и в засушливой на 19,5 %. Имеет место общая тенденция снижения средней высоты деревьев с увеличением глубины залегания грунтовых вод. В районе сухой степи связь между глубиной залегания грунтовых вод и средней высотой тополя бальзамического выражается как умеренная, обратная (r=-0,340,08), по отношению к березе повислой, как значительная обратная (r=-0,620,09). В районе засушливой степи умеренная обратная связь для тополя бальзамического характеризуется коэффициентом корреляции r=-0,390,11.
8.3 Глобальное потепление климата и подбор ассортимента
древесных пород при искусственном лесоразведении
В настоящее время на территории Алтайского края преобладают термические условия: теплые (с tЫ10 0С 2000-2200 С) - 40 %, очень теплые (2200-2400 0С) - 26 % и умеренно теплые (1800-2200 С) - 22 % (Михайлова, Харламова, 2008). Через 25 лет они могут соответствовать жарким Ц 49 %, очень теплым - 31 % и теплым - 13 % термическим условиям. Лесостепная зона может смениться засушливой степью, а последняя - сухостепной. На месте сухой степи возможно появление опустыненных степей.
Сезонные изменения температуры воздуха оказались достаточно устойчивыми. На всех метеостанциях отмечено повышение температуры как летом на 1,6-3,3 0С, так и зимой. Если по метеостанции Заринск это повышение составило 16,5 %, то в Ключах на 22,4 %, то есть за последние 40 лет и лето и зима стали более теплыми. В отношении осадков имеет место аналогичная тенденция с некоторым повышением их (2,6 %) в летний период и наиболее существенное (31,4 %) в зимний.
Исследованиями Западно-Сибирского филиала ВНИАЛМИ установлено, что эффективное воздействие лесных насаждений на поля начинается с 3-5 летнего возраста и продолжается до 40-45 лет. Последний возраст следует признать критическим для основных лиственных пород в сухостепной зоне Кулундинской степи. В настоящее же время около 80 % насаждений имеют возраст от 25 до 35 лет, а это означает, что в ближайшие 10 лет они войдут в полосу критического возраста (рисунок 5).
Рисунок 6 - Возрастная структура защитных лесных насаждений
в Алтайском крае
Лесополосы в возрасте свыше 40 лет начнут терять свои средозащит
Рисунок 5 - Возрастная структура защитных лесных насаждений в Алтайском крае
есополосы в возрасте свыше 40 лет начнут терять свои средозащитные функции и общая площадь защитных лесных насаждений сократится на 10-15 % только по естественным причинам, принимая во внимание антропогенный фактор. Снижение площади защитных лесных насаждений повлечет за собой увеличение площади межполосных полей, на которые не распространяется их влияние.
Хвойные древесные породы слабо внедрялись в защитное лесоразведение и к настоящему времени в сухой степи лесополос различного назначения из хвойных пород имеется около 0,8 % площади защитных лесных насаждений, а в засушливой степи - около 2 %. Анализ их роста (таблица 10) показывает, что в этих условиях целесообразно внедрять лиственницу сибирскую и сосну обыкновенную. В аналогичном возрасте их показатели по высоте мало чем отличаются от березовых и тополевых, а по сохранности показатели намного лучше. С учетом потепления климата и степени засухоустойчивости и долговечности хвойных пород, введение их в систему защитных лесных насаждений в сухой степи становится необходимым мероприятием.
Таблица 10 - Характеристика хвойных пород в сухой и засушливой степи
Район | Сосна обыкновенная | иственница сибирская | ||||||
возраст, лет | высота, м | сохраннос.,% | возраст, лет | высота, м | сохраннос.,% | |||
51-70 | 71 и> | 51-70 | 71 и> | |||||
Сухая степь - 1а | 35 | 12,4 | 61,6 | 38,4 | 40 | 13,0 | 58,3 | 41,7 |
Засушливая степь - 1б | 30 | 12,0 | 57,7 | 42,3 | 44 | 14,5 | 53,5 | 46,5 |
Процесс опустынивания практически охватил уже всю территорию Кулундинской степи. Различными видами деградации и в различной степени подвержено 85,7 % степи, в том числе под влиянием эрозии находится 11,5 % площади сельскохозяйственных угодий, дефляции 54,8 % и засоления 19,4 %. Из 4559,0 тыс. га пашни в различной степени деградировано 62,3 %. По утверждению Субрегиональной программыЕ(2000), темпы опустынивания, особенно в юго-западной части края, остаются высокими.
Анализ данных показывает, что в условиях сухой степи при потеплении климата и постоянных юго-западных суховеях, вести устойчивое природопользование с сохранением плодородия почвенных горизонтов, возможно только на полях, защищенных лесными насаждениями. На данной территории таких лесных полос должно быть в 2 раза больше по площади по отношению к существующим, и при создании новых лесополос надо более широко внедрять в полосы лиственницу сибирскую.
Выводы и рекомендации
Исследованиями установлено, что в лесном фонде на юге Западной Сибири лиственница сибирская занимает ведущее место и основные ее площади находятся в экстремальных природных условиях.
- Насаждения лиственницы на юге Западной Сибири произрастают на площади 1,4 млн. га (6,1% площади лесного фонда), на 1,1 млн. га этот вид распространен рединами или произрастает единично в составе других насаждений. Ареал лиственницы сибирской в настоящее время не представляет сплошного массива, он разорван под влиянием природных и антропогенных факторов. Основные площади лиственничных насаждений сосредоточены в горах Алтая, где она произрастает от низкогорий до верхнего предела распространения растительности. Основные площади их расположены в среднегорье и высокогорье, с этим связана продуктивность лиственничников. В то же время больше четверти насаждений растет на склонах теневых экспозиций, которым свойственно большее увлажнение. Примерно равные площади лиственничных насаждений приурочены к склонам крутизной до 20, 21-30 и более 31. В предгорном Алтае основные площади лиственницы сибирской сосредоточены в низкогорье и среднегорье. Они более продуктивны в сравнении с горными лиственничниками. В равнинных условиях естественные насаждения лиственницы сибирской занимают площадь около 10 тыс. га, а на площади 220,9 тыс. га она произрастает рединами или единично.
- Природной основой для горных лесов является высотно-поясной комплекс, который характеризуется направлением и интенсивностью лесовосстановительных процессов. Лиственничные насаждения здесь различаются по полнотам, расположению на склонах различной экспозиции и крутизны. Если в низкогорье лиственница преимущественно растет на склонах световых экспозиций и более крутых, в среднегорье занимает частично и теневые склоны различной крутизны, то в высокогорье она произрастает на всех склонах независимо от экспозиции и крутизны. С ухудшением почвенно-климатических условий экологическая ниша лиственницы сибирской увеличивается за счет других древесных пород.
- В равнинных условиях наиболее производительны лиственничники на почвах черноземного типа в сравнении с дерново-подзолистыми. В высокогорьях под лиственничниками формируются горно-лесные черноземовидные почвы, а под парковыми в среднегорье - горно-лесные дерновые черноземовидные с высоким содержанием гумуса и нейтральной средой почвенного раствора. Концентрации микроэлементов в почвах Горного Алтая являются фоновыми.
- Во всех лесорастительных условиях интенсивность и направленность лесовосстановительного процесса связаны со степенью развития живого напочвенного покрова и наличием семян. В условиях, когда травяной покров образует дернину, возобновительный процесс практически прекращается, что имеет подтверждение в лиственничниках паркового типа. В условиях среднегорья естественное возобновление лиственницы сибирской на вырубках склонов теневых экспозиций протекает более интенсивно, чем на световых. Пастьба скота оказывает отрицательное влияние на процессы лесовозобновления. В большей мере естественное возобновление лиственницы сибирской на гарях в высокогорных условиях связано с цикличностью семеношения. Поэтому здесь в течение 40 лет после пожара процесс естественного возобновления протекает менее интенсивно в сравнении с кедром.
- За всю историю искусственного лесовосстановления в данном регионе было создано около 10 тыс. га культур лиственницы, в т.ч. 1,6 тыс. га - в равнинных условиях. В среднегорье на темно-серых почвах культуры лиственницы сибирской отличаются хорошим ростом в высоту и по диаметру, особенно при отсутствии пастьбы скота. При наличии зоогенного влияния интенсивность роста снижается на 25-30%. В разнотравных типах леса целесообразно создавать смешанные культуры, чередуя ряды лиственницы сибирской с елью сибирской. В условиях лесостепи лиственница сибирская и сосна обыкновенная как по линейному приросту, так и по радиальному растут интенсивно и соответствуют I и II классам бонитета. В Верхне-Обском боровом массиве создание культур лиственницы сибирской дает положительные результаты за исключением пониженных местообитаний. Интенсивность ее роста в высоту и по диаметру идентична показателям по сосне обыкновенной.
- В условиях сухой и засушливой степи особенно существенно сказывается влияние глубины залегания грунтовых вод на рост и состояние лиственных пород. При уровне грунтовых вод залегании более 5 м насаждения резко сокращают продолжительность жизненного цикла, в то время как лиственница сибирская продолжает достаточно интенсивно прирастать в высоту.
- В степных условиях в настоящее время 52,8% площади лесных полос занято тополем бальзамическим, 36,4% - березой повислой и 10,0% - лиственницей сибирской. К 50-летнему возрасту сохранность лиственных деревьев в защитных лесных насаждениях резко снижается, этот возраст следует считать критическим для них. Сохранность деревьев в лиственничных насаждениях оказывается значительно более высокой. Учитывая долговечность, засухоустойчивость и пожароустойчивость лиственницы сибирской она должна заменить лиственные древесные породы на каштановых почвах в сухой степи и на южных черноземах - в засушливой. Массивные ее посадки целесообразно создавать и на дерново-подзолистых песчаных почвах на гарях в ленточных борах. Поэтому, в условиях сухой степи основной древесной породой должна стать лиственница сибирская, а в засушливой - наравне с ней и сосна обыкновенная. Внедрение хвойных древесных пород в защитные насаждения может стабилизировать процесс деградации почвенного покрова под влиянием природных и антропогенных факторов.
По теме диссертации опубликованы следующие работы:
в рецензируемых изданиях по списку ВАК
- Ишутин, Я.Н. Применение генетически улучшенного посадочного материала при облесении вырубок в горельниках Приобских боров / Я.Н.Ишутин, М.В.Ключников, Н.Т.Бушков, Ю.Н.Ильичев, В.В.Тараканов, В.И.Маскаев // Хвойные бореальной зоны, т.XXIY, № 2-3.- 2007.- С.187-192.
- Парамонов, Е.Г. Лесохозяйственный комплекс Алтая / Е.Г.Парамонов, М.В.Ключников, В.И.Чуканов // Экономика и управление.- 2008.- № 1 (33).- С.53-55.
- Трофимов, И.Т. Влияние древесных пород на некоторые свойства чернозема выщелоченного предалтайской провинции / И.Т.Трофимов, М.В.Ключников, Н.В.Михайлова //Вестник АГАУ.-2008.-№6(44).-С. 26-29.
- Симоненко, А.П. Лиственница в защитных лесных насаждениях степной зоны / А.П.Симоненко, М.В.Ключников, Е.Г.Парамонов //Вестник АГАУ.- 2008.- № 7 (45).- С. 23-28.
- Ключников, М.В. Особенности произрастания кедра и лиственницы в Северо-Восточном Алтае / М.В.Ключников, М.А.Терехов, Е.Г.Парамонов //Вестник АГАУ.- 2008.- № 8(46).- С.36-39.
- Ключников, М.В. Лесоводственная характеристика лиственничных лесов на юге Западной Сибири./М.В.Ключников, Е.Г.Парамонов //Хвойные бореальной зоны.- 2008.- №1-2.-Т.XXY.- С.51-58.
- Парамонов, Е.Г. Возобновительные и ростовые процессы у лиственницы в высокогорных условиях /Е.Г.Парамонов, М.В.Ключников //Мир науки, культуры, образования.- 2008.- №2(9).- С. 9-11.
- Балыкин, С.Н. Почвы лиственничных лесов Горного Алтая /С.Н.Балыкин, М.В.Ключников //Мир науки, культуры, образования.- 2009.- №1(13). С.20-22.
- Ключников, М.В. Горно-лесные черноземовидные почвы парковых лиственничных лесов Центрального Алтая /М.В.Ключников //Мир науки, культуры, образования.- 2009.- № 2(14).-С.9-11.
- Ключников, М.В. Оценка жизнеспособности культур лиственницы в лесостепи.-/М.В.Ключников //Мир науки, культуры, образования.- 2009.- №3 (15). -С. 15-18.
- Ключников, М.В.Ростовые процессы у лиственницы в различных экологических условиях.-/М.В.Ключников, Е.Г.Парамонов// Мир науки, культуры, образования.- 2009.- № 6(18). -С. 18-21.
- Парамонов, Е.Г. Потепление климата и устойчивое природопользование в агролесоландшафтах сухой степи /Е.Г.Парамонов, М.В.Ключников //Вестник АГАУ.- № 4(54).- 2009.- С. 30-35.
- Ключников, М.В. Рост культур лиственницы в среднегорье Алтая / М.В.Ключников, А.А.Маленко // Вестник АГАУ.- 2009.- №6(56).- С.31-34.
- Ключников, М.В. Жизнеспособность лиственницы сибирской в степных условиях / М.В.Ключников, Е.Г.Парамонов // Лесное хозяйство.- 2009.- №5.- С. 18-19.
- Ключников, М.В. Естественное возобновление сосны на вырубках и гарях в Приобье / М.В.Ключников, Е.Г.Парамонов // Вестник АГАУ.- 2010.- № 4(66).- С. 56-60.
- Парамонов, Е.Г.Оптимизация породной структуры лесного фонда Верхне-Обского массива /Е.Г.Парамонов, М.В.Ключников // Вестник АГАУ.- 2010.- № 6 (68).- С.50-53.
- Парамонов, Е.Г. Ассортимент древесных пород в лесополосах сухой степи в условиях изменения климата /Е.Г.Парамонов, М.В.Ключников, А.А.Обидин // Мир науки, культуры, образования.- № 4 (23).- 2010.- С.280-282.
- Ключников, М.В. Влияние лиственницы на свойства черноземов южных в засушливой степи / М.В.Ключников, Е.Г.Парамонов, И.Т.Трофимов // Мир науки, культуры, образования.- № 1 (26).- 2011.- С.351-353.
Монографии
- Парамонов, Е.Г. Лесовосстановление на Алтае / Е.Г.Парамонов, Я.Н.Ишутин, В.А.Саета, М.В.Ключников, А.А.Маленко.- Барнаул: АГАУ, 2000.- 312 с.
- Ключников, М.В. Рубки обновления и переформирования в особо ценных сосняках / М.В.Ключников, Е.Г.Парамонов.- Барнаул: АлтГУ, 2003.- 117 с.
- Симоненко, А.П. Полезащитное лесоразведение (роль, создание, механизация, методы исследования, ученые-полезащитники) /А.П.Симоненко, Е.Г.Парамонов, М.В.Ключников, Т.И.Симоненко.-Барнаул: АлтГУ, 2006.- 335 с.
- Симоненко, А.П. Земледелие облесенного поля / А.П.Симоненко, М.В.Ключников, Е.Г.Парамонов, Т.И.Симоненко.-Барнаул: АлтГУ, 2008.- 460 с.
- Ключников, М.В. Формирование лиственничных экосистем в условиях современного антропогенного воздействия. Проблемы степного лесоразведения. /М.В.Ключников, Е.Г.Парамонов.- Барнаул: АлтГУ, 2009.- 243 с.
- Ключников, М.В. Древесные и кустарниковые породы: учебно-справочное пособие /М.В.Ключников, Е.Г.Парамонов, А.П.Симоненко, Т.И.Симоненко.- Барнаул: АлтГУ, 2008.- 256 с.
- Парамонов, Е.Г. Основы лесоведения. Учебное пособие / Е.Г.Парамонов, М.В.Ключников.- Барнаул: АлтГУ, 2010.- 120 с.
Публикации в других изданиях
- Бобкова, Л.В. Состояние послепожарного возобновления в ленточных борах Алтайского края / Л.В.Бобкова, М.В.Ключников // Вестник СибГТУ.- 2003.- № 1.- С. 49-50.
- Ключников, М.В. Омоложение ленточных боров / М.В.Ключников //Ботанические исследования Сибири и Казахстана.- Барнаул: АГАУ, 1999.-Вып. 5.- С.111-112.
- Ключников, М.В.О влиянии рубок обновления и переформирования на прирост по диаметру / М.В.Ключников //Почвенно-агрономические проблемы Западной Сибири.- Барнаул: АГАУ, 2000.- С.144-148.
- Ключников, М.В. Влияние рубок обновления на подрост сосны /М.В.Ключников. //Почвенно-агрономические проблемы Западной Сибири.- Барнаул: АГАУ, 2000.- С. 153-156.
- Ключников, М.В.Динамика живого напочвенного покрова под влиянием рубок.-/М.В.Ключников //Проблемы лесоводства и лесовосстановления на Алтае.- Барнаул, АГАУ, 2001. -С. 24-25.
- Парамонов, Е.Г. Рациональное лесопользование в ленточных борах Алтайского края /Е.Г.Парамонов, М.В.Ключников //География и природопользование Сибири.- Барнаул: АлтГУ, 2002.- Вып.5.- С.95-104.
- Бобкова, Л.В. О влиянии среднего диаметра древостоя на послепожарный отпад / Л.В.Бобкова, М.В.Ключников // Восстановление нарушенных ландшафтов.- Барнаул: АГА,У 2004.- С.9-13.
- Парамонов, Е.Г. Результаты применения рубок обновления в ленточных борах Алтая./ Е.Г.Парамонов, М.В.Ключников /Леса и лесное хозяйство Западной Сибири.- Тюмень: ТюмГУ, 2006.- С.69-74.
- Ключников, М.В. Современное состояние лиственничных лесов в Горном Алтае.-/М.В.Ключников, Е.Г.Парамонов //Лесное хозяйство и зеленое строительство в Западной Сибири. -Томск: ТГУ, 2007. С. 220-224.
- Парамонов, Е.Г. Лиственница сибирская в низкогорных условиях Алтайского края.-/Е.Г.Парамонов, М.В.Ключников //Леса и лесное хозяйство Западной Сибири.- Тюмень: ТГСХА, 2008.- Вып.8.- С. 51-55.
- Ключников, М.В. Пирологическая характеристика лесного фонда Алтайского края /М.В.Ключников, Е.Г.Парамонов //Пожары в лесных экосистемах Сибири.- Красноярск: ДарМа, 2008.- С.230-231.
- Ключников, М.В. Защитное лесоразведение на Алтае - фактор стабилизации агроландшафтов / М.В.Ключников, Е.Г.Парамонов //Аграрная наука - сельскому хозяйству, Барнаул: АГАУ, 2009. -Кн.2.-С.226-228.
- Ключников, М.В. Лиственница в высокогорьях Алтая /М.В.Ключников, Е.Г.Парамонов, И.Т.Трофимов // Аграрная наука - сельскому хозяйству.- Барнаул: АГАУ, 2009.- Кн.2. -С.263-268.
- Парамонов, Е.Г. Влияние экологических условий гор Южной Сибири на лиственницу сибирскую /Е.Г.Парамонов, М.В.Ключников // География - и теория и практика: современные проблемы и перспективы.- Барнаул: АлтГУ, 2009.- С.184-188.
- Парамонов, Е.Г. Устойчивое природопользование в сухой степи.-/Е.Г.Парамонов, М.В.Ключников // Природные условия, история и культура Западной Монголии и сопредельных регионов.- Ховд-Томск, 2009. - Т.1.- С.95-100.
- Маленко, А.А.Технические указания по проведению рубок ухода в культурах светлохвойных пород в ленточных борах /А.А.Маленко, Е.Г.Парамонов, М.В.Ключников,С.Я.Ртищев.-Барнаул: АГАУ,2009.-22 с.
- Ключников, М.В. Оценка перспективности интродукции некоторых древесных пород в сухую степь Алтайского края /М.В.Ключников, М.Е.Ананьев, Е.Г.Парамонов // Плодоводство, семеноводство, интродукция древесных растений.- Красноярск: СибГТУ, 2009. -С.50-52.
- Парамонов, Е.Г. Искусственное восстановление сосны в Приобье /Е.Г.Парамонов, М.В.Ключников //Аграрная наука - сельскому хозяйству: Матер.III Межд. науч.-пр. конф.- Барнаул: АГАУ, 2010.- кн.3.- С.35-39.
- Парамонов, Е.Г. Роль лесных культур в оптимизации породного состава лесного фонда. /Е.Г.Парамонов, М.В.Ключников // Плодоводство, семеноводство, интродукция древесных растений. Матер. Х111 Межд. конф.- Красноярск: СибГТУ, 2010.- С. 100-103.
Сдано в производство Е2011
Формат 60х84 1/16. Усл. печ. л. Е
Изд. №Е ЗаказЕ Тираж 100 экз.
Типография
ФаксЕ
ТелефонЕ
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по сельскому хозяйству