Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по сельскому хозяйству
На правах рукописи
КОВАЛЕВ НИКОЛАЙ ВЛАДИМИРОВИЧ
РЕСУРСНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ И ЦЕНОТИЧЕСКАЯ РОЛЬ РЯБИНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ (Sorbus aucuparia L.) В ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ
Специальность 06.03.02 - Лесоведение, лесоводство, лесоустройство и лесная таксация
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук
Санкт-Петербург - 2012
Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном лесотехническом университете имени С.М.Кирова
Научный консультант: доктор биологических наук, профессор Грязькин Анатолий Васильевич
Официальные оппоненты: Скупченко Владимир Борисович доктор биологических наук, профессор СПб государственный лесотехнический Университет имени С.М. Кирова, профессор кафедры общей экологии, физиологии растений и древесиноведения.
Иванов Александр Михайлович кандидат сельскохозяйственных наук, ФБУ Санкт-Петербургский НИИ лесного хозяйства, начальник лаборатории использования лесов.
Ведущая организация: Северо-Западный филиал государственной инвентаризации лесов ФГУП РОСЛЕСИНФОРГ Севзаплеспроект.
Защита состоится л29 мая 2012 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.220.02 при Санкт-Петербургском государственном лесотехническом университете им. С.М.Кирова, по адресу:
194021, г. Санкт-Петербург, Институтский пер., д. 5, главное здание, зал заседаний. Факс (812) 67093
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного лесотехнического университета имени С.М.Кирова.
Автореферат разослан л24 апреля 2012 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, Маркова И.А.
Общая характеристика работы
Актуальность темы. До сегодняшнего дня отсутствует необходимая информация об урожайности основных видов ресурсных растений, потенциальных запасах и возможных объемах заготовки. Ресурсы рябины обыкновенной на территории Ленинградской области еще не исследованы, в то же время становятся все более востребованными и ягоды, и древесина, кора и листья этого распространенного представителя таежной флоры.
Цель и задачи исследований. Цель заключалась в оценке ресурсного потенциала и ценотической роли рябины обыкновенной (Sorbus aucuparia L.) в различных лесных сообществах, совершенствовании методики учета рябины, установлении запасов ягод и других видов ресурсов на территории Ленинградской области.
В ходе исследования решались следующие основные задачи:
1. Оценить участие рябины в формировании структуры лесной растительности.
2. Совершенствовать методы и способы учета рябины и урожайности ягод, других видов сырья.
3. Установить закономерности изменения урожайности ягод рябины в различных растительных сообществах.
4. Определить потенциальные и эксплуатационные запасы ягод рябины, объемы возможных заготовок в условиях Ленинградской области.
Научная новизна. В пределах региона исследований впервые проведено комплексное изучение эколого-ценотической роли и ресурсов рябины обыкновенной (Sorbus aucuparia L.) в лесных фитоценозах Ленинградской области. Усовершенствована методика учета рябины и ее ресурсного потенциала. Установлена периодичность плодоношения рябины в различных условиях ее произрастания. Установлены условия и причины образования клонов и кущения рябины.
Определены потенциальные запасы и возможные объемы ежегодных заготовок ягод. Даны рекомендации по рациональному использованию имеющихся ресурсов. Изучена динамика численности рябины и запасов ягод под влиянием хозяйственного воздействия.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Ценотическая роль рябины обыкновенной (Sorbus aucuparia L.) в лесных сообществах Ленинградской области.
2. Закономерности изменения урожайности ягод рябины в различных условиях произрастания.
3. Оценка потенциальных запасов ягод и объемы возможных заготовок в условиях Ленинградской области.
4. Рекомендации по рациональному использованию ресурсов рябины обыкновенной (Sorbus aucuparia L.) в Ленинградской области.
Практическая значимость работы заключается в количественной и качественной оценке ресурсов рябины. Результаты исследований, могут быть использованы при разработке Лесного плана субъекта РФ, Лесохозяйственных регламентов лесничеств и Проектов освоения лесов для лесопользователей. Материалы исследования используются в учебном процессе, при курсовом и дипломном проектировании.
ичный вклад автора. Работа выполнялась с 2007 по 2011 годы и является результатом многолетних исследований. С участием автора выполнены работы по сбору полевого материала и камеральной обработке.
Формулировка основных положений, выводов и рекомендаций автором выполнена самостоятельно.
Обоснованность и достоверность научных положений и выводов обеспечивается использованием большого объема экспериментальных данных, применением современных методов сбора и обработки материалов, использованием стандартных программ статистического анализа.
Апробация работы и публикации. Основные результаты исследований докладывались на научных конференциях профессорскопреподавательского состава Санкт-Петербургского государственного лесотехнического университета имени С.М.Кирова с 2008 по 2011 гг., на международных конференциях в 2009 г. (Вологда, Чебоксары), в 2010 г.
(Санкт-Петербург, Москва), в 2011 г. (Санкт-Петербург, Москва).
По теме диссертации опубликовано 12 работ, в том числе 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК. В рамках выполнения диссертационной работы было получено два свидетельства РОСПАТЕНТА о регистрации результатов научной деятельности (№ 2012620069 и № 2011619608).
Научная работа проводилась при поддержке ФЦП Научные и научнопедагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы в рамках Государственного контракта № 14.740.11.1276 Разработка новых технических и технологических решений для повышения эффективности использования недревесных ресурсов леса.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, глав, заключения и выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 147 страницах, иллюстрирована 37 таблицами, 32 рисунками, включает 4 приложения. Список литературы содержит 231 источников, из них 29 на иностранных языках.
1. Состояние вопроса В соответствии со ст. 11 Лесного кодекса РФ, граждане имеют право собирать и заготавливать для собственных нужд, не только пищевые лесные ресурсы, но и другие виды лесных ресурсов. Условия коммерческой заготовки недревесных ресурсов леса приведены в соответствующих Правилах заготовки и сбораЕ (2007) по видам пользования.
Повышение продуктивности, прогнозирование урожаев, способы и методы учета и оценки недревесных ресурсов леса задача актуальная.
Опубликованные по данной теме работы отражают стандартные подходы и апробированные методы оценки запасов и урожайности отдельных видов ресурсов (Щербаков, 1975; Лукин, Чертовской, 1977; Моисеенко, 1981;
Черкасов, Шутов, 1981; Соколова, 2002; Курлович и др., 2003; Грязькин, Смирнов, 2008; Дружинин, Пестовский 2012). Работы по учету ресурсов рябины представлены единично (Веденская, 2011; Грязькин и др. 2011).
На основании проведенного анализа литературных источников показана необходимость проведения исследований наиболее распространенных видов ресурсных растений в лесном фонде России, в том числе и по рябине. Имеющаяся информация чаще всего не содержит количественных и качественных характеристик ресурсного вида. Влияние рябины на компоненты лесных экосистем не исследовано вовсе.
2. Программа, методика и объекты исследований.
Программой исследований предусмотрена оценка ресурсного потенциала и ценотической роли рябины обыкновенной (Sorbus aucuparia L.) в различных лесных сообществах и на вырубках, совершенствование методики учета рябины, установление запасов ягод и других видов ресурсов рябины на территории Ленинградской области.
Методика исследований. На первом этапе исследований главной задачей было выявление типов фитоценозов, в которых представительство рябины обыкновенной было наиболее выраженным. Основные этапы исследований связаны с выполнением работ по таксации фитоценозов на пробных площадях. При этом в ходе исследований совершенствовались методы учета и оценки ресурсов рябины обыкновенной.
Основная часть исследований выполнена с использованием общепринятых методик. Таксационная характеристика фитоценозов дана в соответствии с ОСТ 56-69-83. Геоботанические исследования проводили по методике (Вальтер, 1982; Андреева и др., 2002). Типы леса устанавливались с учетом методических рекомендаций В.Н.Сукачева (1964).
Учетные работы проводили по маршрутным ходам с закладкой учетных площадок. Их количество определялось в зависимости от размеров исследуемой территории, исходя из принятой нормы в 2 % от общей площади, но не менее 30 шт. Величина круговых учетных площадок во всех случаях была одинаковой и составляла 10 м2 (Грязькин, 1997).
В настоящий момент не существует единой методики оценки урожайности и запасов недревесных лесных ресурсов, поэтому мы обобщили и дополнили методики, опубликованные в разное время (Грязькин, 1997;
Курлович и др., 2003; Руководство по учетуЕ, 2003; Черкасов и др., 2006).
В период массового созревания ягод рябины, одновременно с определением урожайности, устанавливали долю плодоносящих деревьев.
При этом учитывали и характер распределения деревьев по площади - соотношение отдельных деревьев, групп и клонов. В каждом клоне определяли количество отдельных стволов и их высоту.
Учет запасов ягод проводили с использованием модельных деревьев.
Число моделей было не менее 27 на каждом объекте (по три-пять моделей из преобладающих ступеней высот, градация высот - через 0,5 м).
Для учета количества ягод на каждом модельном дереве подсчитывали общее количество и количество ветвей с гроздями. Затем учитывали количество гроздей на дереве, количество ягод в гроздях. При этом определяли размеры и массу 100 ягод, долю поврежденных ягод.
Для учета коры, листьев и древесины рябины отбирали по три модели из трех ступеней по высоте. После определения надземной фитомассы, взвешивали отдельные фракции: листья, ветви, ствол.
Объем выполненных работ. Исследования проводились на стационарных объектах в Лисинском учебном лесничестве, Кировском, Рощинском и Сиверском лесничествах Ленинградской области.
При выполнении учетных работ заложено 1876 учетных площадок.
Биометрические характеристики определены у 243 модельных деревьев рябины, по 27 из них учитывали фракционный состав фитомассы, урожайность плодов и их повреждаемость энтомофауной и микозами.
Основные объекты исследования. Преобладающее количество опытных участков было заложено в черничной и кисличной сериях типов леса, которые преобладают в лесном фонде Ленинградской области.
Перечень основных объектов представлен в табл. 1.
Таблица Таксационная характеристика древостоев на постоянных опытных объектах Опытные Состав А, dср., Нср, Класс ТУМ Относ Запас объекты лет см м бонит. полнота м3/га Лисинское учебное лесничество 1 6Е2Е2Б+С 60 22 23 II С2 0,8 22 4Е4Е2Ос+Е 170 36 29 II В2 0,5 23 8Е1Б1С 170 28 28 II В3 0,3 24 7Б2Е1Ос+С 17 7 7 III В3 0,7 5 5Е4Б1Ос 17 6 6 III В4 0,6 Сиверское лесничество 6 10Б+Ос+С 120 35,6 33,7 I С2 0,9 32 ярус 10Е 70 20,0 23,1 III С2 0,3 17 10Е+С 120 31.3 28.2 II С2 0,7 28 9Е 1С 120 31.1 28.8 II С2 0,6 39 8Е 2С 120 32.4 30.4 II С2 0,6 310 10Е+С 120 31,0 26 II С2 0,6 411 8Е1Елк1Б 4 - - - С3 - - Рощинское лесничество 12 8С2Е 110 23 23 III 0,6 2А2 ярус 7С1Е2Б 80 20 18 III 0,3 13 8Е1С1Б 90 24 21 III С2 0.7 314 9С1Е 120 28 22 III В2 0.6 215 3Е3С4Б 10 - 2,5 - В2 - - 16 4Б3С3Е 15 - 4,5 - В2 - - Опытные Состав А, dср., Нср, Класс ТУМ Относ Запас объекты лет см м бонит. полнота м3/га 17 4Е3Б3Ос+С 13 - 3,7 - В4 - - Кировское лесничество 18 7Б1Е1Ос1Ол 80 23 24 III С4 0,6 219 5Б3Е2Ос 80 24 23 III С3 0,7 320 4Е4Б1С1Ос 110 24 24 III В3 0,7 33. Ценотическая роль рябины обыкновенной в лесных сообществах Род Рябина (Sorbus L.) принадлежит к семейству Розоцветные (Rosaceae), состоящему из 84 видов. В диком виде, произрастает 28 видов рябины (Бережная, 1985). Существует большое количество гибридных сортов культивируемых в питомниках. Это кустарник или дерево третьей величины (Булыгин, 1985; Гроздова и др. 1986; Качалов, 1970). Древесная порода не требовательна к плодородию и влажности почвы. Относится к мезотрофам, теневыносливый и морозостойкий вид, приспособившийся к суровым таежным условиям. Является почвоулучшающей породой.
Одной из особенностей рябины является ее способность к кущению. В большей степени это проявляется на вырубках, гарях, прогалинах - на открытых местах. Рябина хорошо размножается корневыми отпрысками.
При одинаковой высоте растений, рябина под пологом имеет в 2-2,раза меньше ветвей, чем на вырубке. В соответствии с этим, протяженность кроны у деревьев под пологом может составлять 15-30% от общей высоты, т.е. в условиях недостаточной освещенности формируется зонтикообразная крона. Соотношение массы листьев, ветвей и ствола под пологом примерно равно 1:3:6, а на открытом месте, при такой же высоте - 0,5:1:1.
Влияние рябины на подрост. Рябина обыкновенная - классический вариант подлесочной породы в таежных лесах. Под пологом древостоев в условиях Ленинградской области рябина обыкновенная достигает высоты 1218 м, при этом максимальная высота на вырубке всегда меньше, чем под пологом древостоев.
Рябина в естественных условиях не образует чистых насаждений, однако под пологом древостоев на богатых почвах ее численность может достигать более 30 тыс./га. При этом основная часть растений имеет примерно одинаковую высоту - формируется сомкнутый полог из рябины.
Другие виды подлесочных пород вытесняются, исключением является жимолость обыкновенная (Lonicera xylosteum L.).
В научной литературе подлеску не уделяется должного внимания, а между тем он может играть существенную роль в функционировании лесной экосистемы и в первую очередь непосредственно влиять на подчиненные ярусы. Густой подлесок тормозит развитие подроста. Численность подлеска, его состав и структура по высоте зависят от таксационных характеристик древостоя - состава, сомкнутости крон, типа леса, класса бонитета и т.д. В большинстве случаев под пологом ельников и смешанных древостоев в составе подлеска преобладает рябина, ее доля достигает 96 % (на объектах Сиверского лесничества). Усредненный состав подлеска под пологом ельников, приводится в табл. 2.
Таблица Зависимость состава подлеска от типа леса и полноты ельников, % Относительная полнота древостоев Тип леса 0,6 0,7 0,Е. черничник 67 рябина 76 рябина 86 рябина 12 крушина 9 крушина 8 крушина 6 черемуха 3 черемуха 2 черемуха 15 прочие 12 прочие 4 прочие Итого 100 100 1Е. кисличник 58 рябина 63 рябина 72 рябина 14 крушина 12 жимолость 11 жимолость 11 жимолость 9 крушина 5 крушина 17 прочие 16 прочие 12 прочие Итого 100 100 1Е. долгомошник 43 рябина 51 рябина 62 рябина 42 ива 39 ива 31 ива 15 крушина 10 крушина 7 крушина Итого 100 100 1Наибольшее количество опытных объектов расположено в Сиверском лесничестве (см. табл. 1). В результате регулярных лесоводственных уходов под пологом березняков и ельников на всех опытных участках сформировался отдельный ярус из рябины. Другие подлесочные породы встречаются единично (жимолость обыкновенная (Lonicera xylosteum L.), ива козья (Salix caprea L.), чермуха обыкновенная (Prunus padus L.). Подрост, на 95-98 % представленный елью, в свою очередь сформировал здесь самостоятельный, самый нижний ярус древесной растительности. Практически на всех опытных секциях подрост ели к 1996 году (первый учет) оказался в угнетенном состоянии. Спустя 15 лет, в связи с уменьшением численности рябины, структура подроста по высоте и состоянию изменилась - увеличилась доля крупного и доля жизнеспособного. Если в 1996 г. доля жизнеспособного подроста здесь составляла 35-44%, то к 2011 году она существенным образом увеличилась, достигнув 69-92 % (рис 1).
Рис. 1. Динамика структуры подроста ели по жизненному состоянию Из этого можно сделать вывод, что влияние рябины на подрост и другие компоненты лесного фитоценоза с течением времени уменьшается в связи с резким снижением ее численности и существенного изменения структуры по высоте (табл. 3).
Таблица Динамика численности и структуры рябины по группам высот на ПП 1 (здесь и далее, результаты ранних учетов приводятся по: Грязькин, 1998, 2001), % Объ Интенси Год Количество Распределение по группам высот, м екты вность учета рябины, экз./га рубки, в под- в дре- до 1 до 2 до 3 до 4 до 5 более % леске востое 6 1-2 2011 9729 16 63,0 15,7 8,8 6,5 3,7 2,1996 21203 4 58,4 22,1 14,8 3,4 1,1 0,7 15-20 2011 6538 28 40,5 19,3 15,4 14,1 7,4 3,1996 9350 12 57,8 21,0 12,6 5,7 2,4 0,8 20-30 2011 5333 56 35,9 15,2 18,8 16,5 6,9 6,1996 15692 16 50,5 23,3 14,5 7,1 2,6 2,9 30-40 2011 10350 48 35,8 11,7 21,0 16,9 8,7 5,1996 10667 12 46,0 23,2 15,9 8,8 4,2 1,10 40-60 2011 4400 64 23,4 15,0 19,8 18,0 11,5 12,1996 21533 48 37,6 24,1 16,1 9,4 7,2 5,В составе живого напочвенного покрова также происходят существенные изменения. Сокращается число видов и в первую очередь светолюбивых. На опытных объектах с максимальным количеством рябины (объекты 7, 8, 9,10) сохраняется лишь 6-8 видов, преимущественно тажное мелкотравье (кислица обыкновенная (Oxalis acetosella L.), майник двулистный (Maianthemum bifolium L.), седмичник европейский (Trientalis europaea L.) и зеленые мхи (представители родов Pleurozium и Dicranum). На контрольном объекте количество видов в живом напочвенном покрове больше (12-18), включая и злаки.
На контрольных участках (без изреживания древостоя) преобладает рябина в возрасте 3-6 лет, высотой до 2 м (табл. 4). При этом е численность может превышать количество рябины на опытных участках. Обилие мелкого и среднего по высоте подлеска можно объяснить усиленным выпадением берзы из состава древостоев в последние десятилетия. Средний возраст Таблица Сравнительная структура рябины по высоте на контрольных секциях, % Номер Распределение по группам высот, м ПП до 0,5 до 1 до 2 до 3 до 4 до 5 более 1А 43,3 19,7 15,7 8,8 6,5 3,7 2,2А 20,0 14,1 13,0 15,6 21,3 9,1 7,6А 38,1 21,5 13,2 12,9 8,3 6,0 2,7А 41,9 20,8 17,9 8,1 5,2 4,6 1,березы на контрольных секциях превышает 120 лет. Рябина занимает освободившееся пространство, составляя конкуренцию подросту.
За длительный период времени (15 лет) состав подлеска на контрольных секциях практически не изменился. Доминирующее положение занимала и занимает рябина, е структура по высоте изменилась незначительно.
Особенности структуры рябины под пологом. На опытных секциях ПП1 в 1996 году рябина была удалена полностью (секция Е - объект №10), или частично (секции В, С, Д-объекты № 7, 8, 9). К 2011 году на секции Е рябина не восстановилась, образовались порослевые клоны с большой долей сухих экземпляров. На всех остальных секциях рябина восстановила свою численность, но при этом увеличилось количество клонов. В одном клоне от 2 до 9 экз. В клонах отчетливо проявляется дифференциация растений по высоте и жизненному состоянию. При большом количестве стволов в клоне доля усыхающих и сухих растений больше. Например, при средней численности стволов в клоне 2.90,3 среднее количество сухих составляет 0,30,1, а при среднем количестве стволов в клоне 3,80,3, количество сухих значительно больше - 0.80,2. То есть каждая четвертое растение переходит в отпад.
Структурные изменения в фитоценозах на экологическом стационаре в Лисинском лесничестве (опытные объекты 1-3) схожи с изменениями на опытных объектах в Сиверском лесничестве. Численность рябины и структура по высоте практически идентичны показателям в Сиверском лесничестве (табл. 5).
Таблица Структура рябины по высоте на секциях экологического стационара, % Численность рябины по Распределение по группам высот, объектам до 0,5 до 1 до 2 до 3 до 4 до 5 более 1 10967 28,7 19,0 17,8 19,1 6,5 6,7 1,2 15987 21,1 26,1 24,9 17,5 6,0 3,1 1,3 13498 27,1 24,7 21,7 14,1 4,9 5,7 0,За прошедшие 12 лет после проведенной рубки, структура фитоценоза на всех секциях стационара коренным образом изменилась. Как и на других объектах исследования, доминирующее положение в подлеске занимает рябина, численность которой достигает 16 тыс./га.
В отличие от объектов в Сиверском лесничестве, на экологическом стационаре примесь других пород в составе подлеска существенно выше и по суммарной численности достигает 700 экз./га.
Положение рябины в фитоценозах, сформировавшихся на вырубках. В первые 3-5 лет после рубки происходит увеличение численности рябины, в последующие годы - рябина достигает максимальной численности, а спустя 10-12 лет после рубки из состава фитоценоза она вытесняется более долговечными и быстрорастущими породами - березой и осиной. В табл. 6 приводятся данные многократных учетов в Лисинском лесничестве (Перинское участковое лесничество, кв. 50/49 (гарь 1992, вырубка 1994 года-объекты № 4 и 5).
Таблица Динамика состава и доля рябины в фитоценозе, % Древесная Годы учета порода 1994 1997 2003 20Сосна 2,3 2,5 1,7 1,Ель 12,1 17,6 28,4 41,Береза 5,3 9,9 18,2 41,Осина 4,8 5,7 3,1 2,Рябина 1,4 6,7 11,2 4,Ива 7,1 7,5 7,4 9,Итого:% 100 100 100 1Итого: экз./га 3424 17841 26783 255Приведенные данные подтверждают вывод о подавлении рябины березой. При существенном увеличении численности молодого поколения березы (результаты учета 2010 года), численность рябины и ее доля в составе сформировавшегося древесного полога заметно сократилась. При этом доля подроста ели в составе формирующегося фитоценоза заметно увеличивается.
В условиях Рощинского лесничества участие рябины в составе фитоценозов, сформировавшихся на вырубках (объекты № 15-17), проявляется несколько иначе, чем в Лисинском и Сиверском лесничествах.
Результаты многолетних наблюдений за динамикой численности и состояния древесных пород в схожих лесорастительных условиях указывают на более активную роль рябины в функционировании лесной экосистемы (табл. 7).
Таблица Динамика состава и доля рябины на вырубке 1997 г., % Древесная порода Годы учета 1999 2002 2007 20Сосна 0,3 0,2 1,9 2,Ель 81,2 47,7 24,1 29,Береза 3,9 17,1 26,4 21,Осина 1,0 15,5 15,0 17,Ольха серая - - 0,2 0,Бузина красная 0,3 0,7 3,9 4,Крушина ломкая 0,2 0,3 0,3 0,Ива козья 0,2 0,1 0,9 1,Рябина обыкновенная 13,0 18,4 27,3 24,Итого:% 100 100 100 1 Итого: экз./га 2946 5318 14318 113Видно, что численность рябины в первые 10 лет после рубки увеличивается, а затем начинает уменьшаться - здесь сказывается давление быстрорастущих пород, березы и осины. Другая закономерность состоит в том, что в первые годы после рубки доля ели в составе древесного яруса наоборот уменьшается. Это можно связать с интенсивным разрастанием рябины, доля которой в этот период времени, как уже было сказано, наоборот, увеличивается.
4. Потенциальные ресурсы рябины обыкновенной (Sorbus aucuparia L.) в Ленинградской области Рябина обыкновенная (Sorbus aucuparia L.) занимает особое место в ряду растений, используемых в качестве пищевого, лекарственного и технического сырья. Это самый распространенный вид таежных лесов из числа подлесочных пород и может произрастать в широком диапазоне экологических условий. Однако обильное и регулярное плодоношение рябины наблюдается только на открытых местах, в условиях среднего увлажнения и плодородия почв, при отсутствии конкуренции со стороны основного древесного полога.
В данной работе рассматриваются результаты исследований по оценке урожайности ягод и запасов отдельных фракций фитомассы рябины обыкновенной на вырубках различной давности и под пологом древостоев разного состава в преобладающих типах леса.
Повсеместно, ягоды рябины используются с давних времен как продукт питания и лекарственное средство, как краситель и поливитамин. В то же время, несмотря на множество полезностей промышленная заготовка ягод, листьев, коры и древесины рябины обыкновенной не производилась и не производится до настоящего времени.
Плодоношение рябины под пологом древостоев. Оценка урожая ягод рябины под пологом леса требует длительных наблюдений, это связано с тем, что в таких условиях цветение рябины и формирование плодов случается один раз в 3-5 лет (ельник черничник). Такие периоды могут достигать и лет (ельник кисличник). Например, на экологическом стационаре (Лисинское лесничество) с 1981 года рябина плодоносила всего 6 раз (лишь отдельные деревья). Массового урожая плодов рябины на трех секциях стационара за лет наблюдений не отмечалось. В 2010 и в 2006 гг. (после проведенной выборочной рубки) на нескольких деревьях в каждой секции сформировались гроздья в количестве 1-3 в самой верхней части кроны, с количеством ягод в гроздьях от 16 до 24. В течение короткого времени (2-недели) ягоды опадали, поврежденные энтомовредителями и микозами.
Основные вредители рябины: рябинная моль или нырок (Arguresthia conjugella Zell.) - повреждает плоды; боярышница (Apori acrataegi L.) - повреждает почки, листья, цветы; рябиновый клещ - виды из рода Eriophyes, повреждающие листья. Листья, кора и плоды часто повреждаются различными болезнями: ржавчиной, пятнистостью, некрозами.
На стационарных объектах в Сиверском лесничестве рябина под пологом ельников в кисличном типе леса обильно не плодоносила.
Отдельные, как правило, самые крупные деревья на контрольных секциях раз в 4-6 лет несут на себе по 1-5 гроздей, количество ягод в которых обычно не превышает 30. Как и на объектах Лисинского лесничества, ягоды быстро опадают. Чаще всего к началу октября ягод на деревьях уже не остается.
Независимо от типа леса и состава древостоя способность к цветению и плодоношению проявляется только у тех деревьев рябины, которые расположены в локнах (не испытывают конкуренции).
На качество урожая ягод рябины существенным образом влияют погодные условия в период созревания плодов. Наблюдения показывает, что в условиях теплой, дождливой погоды (сентябрь 2011 года) большая их часть повреждается в течение короткого периода времени. Мониторинг за динамикой состояния плодов рябины в Кировском лесничестве (березняк приручейный) показывает, что за 4-6 недель опадает от 61 до 77% ягод. При этом доля поврежденных ягод может составлять от 19 до 50% (табл. 8). В среднем более 30% оставшихся на ветвях ягод повреждено.
Таблица Динамика состояния плодов рябины в березняке приручейном (вегетационный период 2011 года) Дата учета Модельные объекты 20.08 11.09 25.09 7.10 14.1 гроздь 44-0 26-4 19-9 3-7 2-1 ветка 2 гроздь 24-0 16-3 9-6 5-4 3-Модель 2 ветка 1 гроздь 27-1 18-4 11-11 4-2 0-3 ветка 1 гроздь 21-1 17-5 8-12 2-1 0-1 гроздь 19-2 15-6 5-10 0-0 0-1 ветка Модель 2 2 гроздь 26-1 19-8 14-12 8-2 4-2 ветка 1 гроздь 21-1 17-4 8-12 5-1 0-1 гроздь 53-4 46-9 28-21 18-7 11-1 ветка 2 гроздь 64-2 48-18 29-30 13-9 2-3 гроздь 38-1 29-10 13-19 4-4 2-Модель 3 1 гроздь 34-0 25-9 19-7 13-3 7-2 ветка 2 гроздь 29-2 26-5 18-9 8-4 4-1 гроздь 42-1 36-7 21-9 14-7 7-3 ветка 2 гроздь 27-0 26-1 14-6 11-2 3-Примечание. В таблице через черточку показано количество полноценных ягод и количество поврежденных.
Плодоношение рябины на вырубках. В отличие от условий под пологом, условия для плодоношения рябины на вырубках благоприятнее.
Обильный урожай рябины здесь отмечается раз в 3-5 лет. Годы без урожая очень редки, на большинстве объектов это 2008 и 2011 годы.
На вырубке четырехлетней давности, после рубки ельника кисличника, в условиях Сиверского лесничества (объект № 17) сформировался рябиновомалиновый покров с участием крупных злаков и кипрея. Численность рябины на вырубке резко возросла (до 15 тыс./га). Образовались клоны, в составе которых насчитывается до 28 растений. При проведении учетных работ, на отдельных учетных площадках (по 10 м2) насчитывается от 3-8 до 50-65 особей рябины (за счет клонов). Доля одиночно растущих деревьев невелика (табл. 9).
Таблица Распределение рябины по группам высот в клонах и растущих одиночно на вырубке 2007 года (учет 2011 года), % Группы высот, м Одиночные деревья Деревья в клонах До 0,5 14,7 4,0,51-1,0 42,9 28,1,01-1,5 32,9 58,1,51-2,0 9,5 9,Итого, % 100 1Итого, экз./га 2 327 21 4Основная часть рябины на вырубке (75-80%) имеет примерно одинаковую высоту. За четыре года, прошедшие после рубки рябина на данной вырубке еще не плодоносила. Ее средняя высота не превышает 1,4 м.
В составе одиночных деревьев рябины преобладают растения высотой до одного метра, практически все растения двухлетнего возраста, семенного происхождения. Известно, что семена рябины получают способность к прорастанию после стратификации (не менее 3 месяцев). В естественных условиях самая эффективная стратификация - в пищеварительном тракте птиц. Классические представители орнитофауны, главные сеятели рябины обыкновенной - дроздовые. В распространении семян рябины активно участвует дрозд рябинник (Turduspilaris linnaeus L.).
На вырубках 6-12 летней давности в Рощинском лесничестве рябина достигла стадии высокой продуктивности. На одном дереве высотой 4 м (высота преобладающего количества плодоносящих деревьев) может быть до 37 гроздей. В одной грозди - до 74 ягод. Вес ягод сильно варьирует и зависит от условий места произрастания рябины (табл. 10).
Таблица Масса и размеры плодов рябины высотой 4 0,5 м, в зависимости от условий роста на вырубке Средний Средняя Среднее Кол-во Место произрастания диаметр масса 100 количество гроздей на ягоды, мм ягод, г ягод в грозди дереве Понижение (центральная часть 9,30,3 50,43,0 29,42,3 вырубки) Возвышение (центральная 8,00,3 36,42,8 23,72,2 часть вырубки) Дерево в куртине у стены леса 9,90,4 53,23,4 33,12,9 Одиночное дерево у стены леса 10,40,5 76,14,5 49,83,7 Размеры ягод и их масса от высоты дерева практически не зависят.
Проявляется лишь слабая тенденция к увеличению массы и размеров ягод с увеличением высоты дерева. А вот количество ягод в грозди и количество гроздей на одном дереве зависят от размеров дерева существенным образом.
Независимо от размеров дерева на значительной части ветвей даже в урожайные годы плодов нет. Но доля ветвей с плодами может достигать 90%.
Доля плодоносящих деревьев на вырубке тоже невелика и в среднем составляет 41,5 %.
Основная часть деревьев рябины на вырубке начинает плодоносить с 56 летнего возраста, причем отдельно стоящие особи начинают плодоносить на 1-2 года раньше, чем деревья произрастающая в куртинах и клонах.
Количество ветвей на деревьях и количество гроздей на ветвях зависит не только от возраста и размера дерева, но и от условий произрастания. На деревьях произрастающих отдельно (вне куртин) всегда больше ветвей, гроздей на ветвях и ягод в гроздьях.
Как было показано выше, количество гроздей на дереве существенным образом зависит от высоты дерева. На рис. 2 представлены данные, отражающие эту зависимость на вырубке и под пологом древостоев.
Рис. 2 Зависимость количества гроздей от высоты дерева Рисунок показывает, что имеет место зависимость количества гроздей на дереве от его высоты. Однако это справедливо лишь для деревьев, произрастающих на открытых местах. Под пологом древостоев плодоносящие деревья рябины встречаются единично и количество гроздей на этих деревьях всегда на порядок меньше, чем на открытом месте (при одинаковой высоте деревьев).
Наблюдения показывают, что обильный урожай ягод рябины на вырубке бывает раз в 5-6 лет (за 12 летний период было отмечено урожайных года - 2004 и 2010 гг.). По условиям произрастания различия в плодоношении, даже в урожайный год, существенны. Отмечена и большая вариабельность по количеству ягод в отдельных гроздях, не только на разных деревьях, но и на разных ветвях одного и того же дерева. Количество ягод в одной грозди может составлять от 27 и до 74. При этом средняя масса 1ягод и на ветвях и на отдельных деревьях варьирует в широких пределах.
Размах варьирования этой величины составляет от 36,4 и до 76,1 гр.
Использование рябины в качестве технического сырья. Рябина обыкновенная - многоцелевое сырьевое растение. Ягоды используются в пищу и как сырье для получения пищевых красителей. Плоды рябины богаты биологически активными веществами: сорбитом, провитамином А, аскорбиновой кислотой (до 100 мг/100 г), биофлаваноидами. В состав ягод входит амигдалин, каротиноиды, пектин и целый комплекс микро- и макроэлементов необходимых человеческому организму. Кору и листья можно использовать в качестве сырья для получения красителей и дубильных веществ (содержит до 8%). Тонкие побеги, корни - отличный материал для плетения. Древесина - перспективный материал для поделок, износостойких деталей. Побеги рябины, вместе с побегами других лиственных пород, с давних времен используют в качестве веточного корма (для зимней подкормки птиц и молодняка домашнего скота).
Установлено, что общие запасы фитомассы, депонированные в подлесочных породах, в частности, накапливаемые рябиной, составляют 0,1-3,6 т/га абсолютно сухого вещества (Грязькин, 2003; Трейфельд и др., 2003). Структура фитомассы рябины обыкновенной по фракциям под пологом древостоев и на вырубке показана в табл. 11.
Таблица 15. Структура фитомассы рябины под пологом и на вырубке, кг Фракции Высота модельных деревьев, м Доля в среднем, фитомассы % до 1 до 2 до 3 до 4 до 5 до 0,02 0,10 0,21 0,51 1,09 2,62 38,Ствол 0,02 0,04 0,11 0,39 0,91 2,71 66,0,02 0,11 0,23 0,56 1,16 2,78 41,Ветви 0,01 0,02 0,06 0,16 0,32 0,83 22,- 0,05 0,12 0,27 0,62 1,33 20,Листья - 0,01 0,02 0,07 0,18 0,47 11,0,04 0,26 0,56 1,34 2,87 6,73 1Итого 0,02 0,07 0,19 0,62 1,41 4,01 1Примечание. Верхняя строка - на вырубке, нижняя - под пологом древостоев Видно, что на вырубке в общей фитомассе преобладает доля ветвей, а под пологом древостоев - во всех случаях больше доля стволовой древесины.
Другая особенность состоит в том, что с увеличением высоты деревьев фитомасса надземной части деревьев на вырубке и под пологом практически выравнивается. При этом, доля стволовой древесины под пологом увеличивается быстрее, чем на вырубке. При одинаковой высоте у крупных деревьев вес ствола под пологом больше, чем на вырубке.
Ресурсы рябины в Ленинградской области. Общие ресурсы рябины определены с учетом распределения покрытой лесом площади по породам и группам возраста. За расчетные значения мы приняли величины от 0,1 до 3,т/га (в среднем - 1,5 т/га) абсолютно сухого вещества в соответствии с данными, опубликованными в работах А.В.Грязькина (2003), Р.Ф.Трейфельда и др. (2003). Исходя из результатов учета, мы принимали, что состав подлеска на 80% представлен рябиной, а примесь остальных подлесочных пород составляет 20 %.
Покрытая лесом площадь в Ленинградской области округленно составляет 3495 тыс. га. Следовательно, с учетом среднего значения фитомассы подлеска получим: 3495 1,5 = 5242,5 тыс. т.
За вычетом 20% (доля других видов в подлеске) останется 4194,0 тыс.
т. По фракциям эта фитомасса рябины распределяется следующим образом:
- стволы (с корой) = 2772,27 тыс. т, - ветви = 926,84 тыс. т, - листья = 494,89 тыс. т, - кора (8% от массы ствола) = 221,78 тыс. т.
Ежегодный объем заготовки, без ущерба для всей популяции на территории Ленинградской области можно определить в 415 тыс. т (по общей фитомассе). Это примерно 10% от биологического запаса.
Запасы ягод определены только для покрытой лесом площади, занятой молодняками (облесившиеся вырубки и гари 5-20 летней давности) в черничной и кисличной сериях типа леса.
Площадь, занятая молодняками составляет 687,5 тыс. га. За вычетом переувлажненных и сухих местообитаний (23,7% или 162,9 тыс. га), где рябина встречается очень редко или не встречается вовсе, получим:
687,5 - 162,9 = 524,6 тыс. га.
В урожайный год с 1 га можно получить (с учетом доли плодоносящих деревьев - 41,5%) в среднем около 136 кг ягод:
- общее количество деревьев рябины на 1 га, в среднем - 1023, - количество плодоносящих деревьев на 1 га - 424, - масса ягод на одном дереве, в среднем - 0,320 кг, - запас ягод на 1 га - 0,320 424 = 135,7 кг.
По данным других авторов урожайность ягод рябины, в зависимости от лесорастительных условий варьирует в широких пределах, от 60 до 600 кг/га (Атлас..., 1976; Качалов, 1970; Справочник, 2003; Черкасов, 2006).
С учетом общей продуцирующей площади лесного фонда Ленинградской области получим:
135,68 кг 524,6 тыс. га = 71177,73 т ягод.
Ежегодный объем заготовки составит 71178т2 = 35589 т (50% потенциального урожая). В неурожайные годы эта величина будет в 6-8 раз меньше.
Выводы и рекомендации Рябина играет существенную роль в функционировании лесных экосистем, подавляя развитие подроста и живого напочвенного покрова. Под пологом древостоев на богатых почвах численность рябины может достигать 30 тыс./га. Другие виды подлесочных пород вытесняются из данного сообщества.
Рябина, после изреживания древостоя, формирует сомкнутый полог непосредственно над подростом и поэтому она оказывает более существенное влияние, чем древостой верхнего яруса. Со временем, при естественном изреживании подлеска, это влияние уменьшается. Период существенного влияния рябины на подрост и живой напочвенный покров составляет порядка 10 лет (до достижения максимальной густоты). Данный процесс под пологом более растянут, а на вырубках протекает быстрее.
Практически на всех опытных объектах, при максимальной густоте рябины, подрост ели оказался в угнетенном состоянии. Доля жизнеспособного подроста здесь составляла 35-44%. С течением времени после начала естественного изреживания сомкнутого полога из рябины доля крупного и доля жизнеспособного подроста увеличилась, достигнув 69-92 %.
В этих условиях необходимо изреживание подлеска до достижения им максимальной густоты (не позднее 10 лет после рубки древостоя). При планировании выборочных рубок, обоснование их интенсивности должно проводиться с учетом состояния и численности подроста, густоты подлеска.
На опытных объектах с развитым подлеском из рябины в составе живого напочвенного покрова сохраняется лишь 6-8 видов тажного мелкотравья и зеленые мхи. На объектах без рубки живой напочвенный покров представляет большее количество видов (12-18), включая и злаки.
В первые 10 лет после сплошной рубки доля рябины в составе древесного полога увеличивается, а затем под давлением березы и осины уменьшается. При этом доля ели в составе древесного яруса, наоборот, в первые 10 лет уменьшается, а потом увеличивается.
На вырубке в общей фитомассе рябины преобладает доля ветвей, а под пологом древостоев - во всех случаях больше доля стволовой древесины.
Установлено, что соотношение массы листьев, ветвей и ствола под пологом примерно равно 1:3:6, а на вырубке - 0,5:1:1.
Установлено, что запас ягод существенным образом зависит от размера деревьев рябины. Кроме того на обилие ягод оказывает влияние характер роста и расположения дерева (отдельно стоящее дерево или клон). Влияет на обилие урожая и приуроченность деревьев к технологическим элементам лесосеки (вдоль волоков больше, чем на пасеках) и элементам рельефа.
Результаты учета показывают, что количество гроздей на одном модельном дереве, в зависимости от его размеров, в урожайный год варьирует в значительных пределах от 4-6 до 30-45, количество ягод в гроздях так же значительно варьирует, причем независимо от размеров модельного дерева - от 27 до 74 ягод в одной грозди.
Полученные данные по урожайности ягод рябины показывают, что сплошные рубки положительно влияют на состояние и продуктивность этого ресурсного вида таежной зоны.
Ежегодный объем заготовки, без ущерба для всей популяции на территории Ленинградской области может составить более 415 тыс. т (по общей фитомассе). Ежегодный объем заготовки ягод составит 35-тыс.т. В неурожайные годы эта величина будет в 6-8 раз меньше.
СПИСОК РАБОТ ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ В изданиях из перечня ВАК:
1. Грязькин А.В. Особенности плодоношения Рябины обыкновенной (Sorbus aucuparia L.) на вырубках [Текст] / А.В.Грязькин, Н.В.Ковалев, А.С.Ходачек, А.А.Фетисова // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии ЦСПб.:
СПбГЛТА, 2011. - Вып. 195. - С. 77-86.
2. Беляева Н.В. Динамика структуры нижних ярусов растительности в ельниках кисличных под влиянием рубок ухода [Текст] / Н.В.Беляева, А.В.Грязькин, Н.В.Ковалев // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И.Вавилова - Саратов: Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И.Вавилова, 2011. - № 12. - С. 8-13.
3. Грязькин А.В. Математическая модель естественного лесовозобновления / А.В.Грязькин, С.В.Гуров, Н.В.Беляева, Н.В.Ковалев, А.Н.Дадоха [Текст] / Известия Санкт-Петербургкой лесотехнической академии-СПб.:СПбГЛТУ, 2011. - Вып. 197. - С. 69-77.
4. Чертов О.Г. Изменение баланса углерода и продуктивности экосистем лесного массива при его освоении в рубку [Текс] / О.Г.Чертов, А.В.Грязькин, А.П.Смирнов, Н.В.Ковалев // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии-СПб.:СПбГЛТУ, 2011. - Вып. 197. - С. 89-97.
В прочих изданиях:
5. Ковалев Н.В. Запасы плодов рябины обыкновенной (Sorbus aucuparia) на вырубках [Текст] / Н.В.Ковалев, А.В.Сканцев, А.С.Ходачек // Современные проблемы и перспективы рационального лесопользования в условиях рынка: сборник материалов международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов / под ред. авторов., СПбГЛТА, 2010., ЦС. 27-30.
6. Belyaeva N.V. The dynamics of natural grass vegetation in the forests under the influence of silvicultural thinning [Text] / N.V.Belyaeva, A.V.Gryazkin, N.V. Kovalev, A.S.Khodachek, A.A.Fetisova // Renewable Wood and Plant Resources:
Chemistry, Technology, Pharmacology, Medicine: International Conference. (Saint-Petersburg, 21-24 June 2011). Saint-Petersburg: Saint-Petersburg State Forest Technical Academy of S.M.
Kirov, 2011. - Р. 23-24.
7. Gryazkin A.V. Harvest of Mountain Ash (Sorbus aucuparia L.) on the area of clear cutting [Text] / A.V.Gryazkin, N.V.Belyaeva, N.V.Kovalev, A.S.Khodachek, A.A.Fetisova // Renewable Wood and Plant Resources: Chemistry, Technology, Pharmacology, Medicine:
International Conference. (Saint-Petersburg, 21-24 June 2011). Saint-Petersburg: SaintPetersburg State Forest Technical Academy of S.M.Kirov, 2011. - Р. 66.
8. Беляева Н.В. Особенности естественного возобновления ели [Текс] / Н.В.Беляева, И.А.Кази, Н.В.Ковалев, А.В. Грязькин // Процесс почвообразования в лесных и урбанизированных экосистемах: материалы всероссийской науч.конф., по-свящ.
165-летию со дня рождения П.А.Костычева (5-7 сент. 2011 г.) (под общ.ред.
Б.В.Бабикова)-СПб.:СПбГЛТУ,2011. ЦС. 27-9. Грязькин А.В. Видовой состав и встречаемость полезных растений на гарях в различных типах леса [Текст] / А.В.Грязькин, Ю.В.Павлов, Н.В.Ковалев. // Актуальные проблемы развития лесного комплекса: материалы международной научно-технической конференции. - Вологда: ВоГТУ, - 2010. - С 36-38.
10. Беляева Н.В. Взаимосвязь численности подроста и доли травянокустарничкового и мохово-лишайникового ярусов живого напочвенного покрова на объектах рубок ухода [Текст] / Н.В.Беляева, Н.В.Ковалев, Д.И.Бойцова // Экологические проблемы природных и антропогенных территорий: cборник научных трудов по итогам II Международной научно-практической конференции. - Чебоксары: типография Новое Время, 2011. - С. 79-81.
11. Фетисова А.А. Моделирование развития подроста в Рощинском лесничестве Ленинградской области / А.А.Фетисова, Н.В.Ковалёв, М.Гуталь, А.В.Грязькин // Леса России в XXI веке: Материалы седьмой международной научно-технической интернетконференции-СПб. : СПб. :СПБГЛТА, - 2011. - С. 108-112.
В коллективных монографиях:
12. Динамическое моделирование в лесном хозяйстве: Монография / О.Г.Чертов, А.В.Грязькин, А.С.Комаров, А.П.Смирнов, Н.В.Беляева, С.В.Вавилов, С.Г.Парамонов, А.А.Смирнов, В.А.Соколова, Н.В.Ковалев, Ю.В.Павлов, А.Д.Манушина, А.А.Фетисова. - СПб: СПБГЛТА, 2011. - 64 с.
Свидетельства о регистрации результатов интеллектуальной деятельности:
13. Грязькин А.В., Беляева Н.В., Ковалев Н.В., Фетисова А. А., Ходачек А.С. База данных о недревесных ресурсах леса в условиях Ленинградской области. РОСПАТЕНТ. Свидетельство № 2012620069 от 16.01.2012.
14. Грязькин А.В., Гуров С.В., Беляева Н.В., Ковалев Н.В., Фетисова А. А.
Программы для ЭВМ NAFOR (Natural Forest Regeneration). РОСПАТЕНТ. Свидетельство № 2011619608 от 19.12.2011.
Просим принять участие в работе диссертационного Совета Д212.220.02 или прислать Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями по адресу: 194021, Санкт-Петербург, Институтский пер., 5, Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М.Кирова, Ученый совет. Факс: (812) 670-92-17.
КОВАЛЕВ НИКОЛАЙ ВЛАДИМИРОВИЧ АВТОРЕФЕРАТ Подписано в печать с оригинал-макета 19.04.Формат 6084/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная.
Уч.-изд. Л. 1,0. Печ. л. 1.25. Тираж 100 экз. Заказ № 121. С 14 а.
Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет Издательско-полиграфический отдел СПбГЛТУ 194021, Санкт-Петербург, Институтский пер., 5.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по сельскому хозяйству