Алтайский край расположен на юго-востоке Западной Сибири. Его протяженность составляет с севера на юг 500 км, с запада на восток - 600 км и с северо-запада на юго-восток - 950 км. Территория Алтайского края включает равнинные и горные местности. Равнины являются составной частью Западно-Сибирской низменности [2].
Основной категорией земель лесного фонда ленточных боров является покрытая лесом площадь, занимающая 76,7 %. Она представлена как насаждениями естественного происхождения (69,2 %), так и лесными культурами (7,5 %). Непокрытая лесом площадь составляет 4,3 %. На гари, погибшие насаждения и вырубки приходится около 0,5 % площади.
В Приобском левобережном районе преобладающей породой является сосна (68,3 %). Значительный удельный вес имеют лиственные насаждения, и в частности береза (22,7 %) и осина (5,4 %). Площадь прочих древесных пород составляет 3,6 %.
Насаждения Приобского левобережного района имеют высокую производительность. Средний класс бонитета составляет II,2, а сосновых насаждений повышается до II,0. Преобладают насаждения II класса бонитета. Средняя полнота всех древесных пород составляет 0,69, сосновых насаждений - 0,71. Средний возраст всех насаждений 71 год, сосновых - 84 года [2].
Породный состав насаждений ленточных боров беден и состоит преимущественно из сосны обыкновенной (84,2 %), которая в силу своей долговечности является наиболее продуктивной породой для данного региона [1].
Относительное значение конкуренции в сфере надземных и подземных частей лесных ценозов сильно меняется в зависимости от физико-географических условий, видового состава и структуры сообществ.
На Алтае особенностями роста и развития подроста под пологом материнского древостоя занимались [1, 3, 4, 6]. Однако в настоящее время недостаточно полно изучено влияние древостоев с различными таксационными показателями на ход естественного возобновления. Для полной картины лесовосстановительных процессов необходимо учитывать данные по размещению и плотности подроста под пологом материнских древостоев[5].
Цель исследования
Экспериментальная оценка ростовых процессов подроста сосны обыкновенной под пологом при различной полноте материнского древостоя и в разных типах лесорастительных условий.
Материал и методы исследования
Научные исследования проводились в полевой сезон в центральной части Касмалинской и северо-восточной Барнаульской лент в ленточных борах Приобского левобережного района Алтая.
На участках, отвечающих задачам работы, проводилось рекогносцировочное обследование материнских древостоев, определялись таксационные характеристики и состояние насаждений с учетом методических указаний В.Н Сукачева, С.В. Зонна [8]. Учет подроста под пологом древостоя и на гарях осуществлялся по методическим рекомендациям Побединского [7].
Постоянные пробные площади закладывали в августе, когда ростовые процессы подроста замедляются либо останавливаются. На каждой пробной площади размещали не менее 15 опытных площадок 1*2 м, где проводился сплошной перечет подроста по составу, количеству, высоте и жизнеспособности с измерением линейных показателей.
Для изучения влияния условий освещенности на прирост подроста специально подбирались древостои с полнотой от 0,3 до 1,0, относящиеся к одним и тем же лесорастительным условиям (свежий бор) и в качестве контроля была заложена пробная площадь на открытой местности (вырубка с семенниками сосны обыкновенной).
На отобранных постоянных пробных площадях проведены измерения приростов у подроста сосны обыкновенной в разных условиях освещенности (разнополнотные древостои).
Анализ влияния затенения на рост и развитие подроста под пологом леса из-за разности световых условий дня весьма сложен. Рассеянная радиация распределяется в лесу довольно равномерно в пасмурную погоду. В ясную погоду прямые и рассеянные лучи проходят под полог через фильтр крон деревьев. Кроме того, от прямых солнечных лучей образуются блики под пологом леса, которые перемещаются в течение дня, меняя освещенность микроучастков фитоценоза.
При этом на освещенность оказывает влияние и сезон. Так, в начале вегетационного периода, освещенность под пологом значительно выше и показатели ее понижаются к спаду скорости ростовых процессов соснового подроста и переходу его в состояние покоя. Следовательно, и освещенность подроста сосны, растущего под пологом, существенно выше в начале вегетационного периода.
Результаты исследований и их обсуждение
Свежие боры занимают приподнятые ровные места, нижние части склонов дюн, всхолмлений и западины. Характеризуются песчаными почвами с хорошо выраженным гумусовым горизонтом.
В подлеске таволга (Filipendulastepposa Juz.) и желтая акация (Caraganaarborescens Lam.)иногда, в низкополнотных насаждениях, образуют сплошные заросли.
Растительный покров: осокаприземистая (Carexsupina Willd. exWahlenb.), полынь(Artemisiavulgaris), подмаренник северный(Galiumboreale L.), вероникалекарственная (Veronicaofficinalis), хвощ зимующий (Equisetumhyemale L.), вейник наземный (Calamagrostisepigeios (L.) Roth), сон-трава (Pulsatillapatens (L.) Mill.), по микровпадинам встречаются зеленые мхи.
Для чистоты эксперимента подбирались насаждения сосны обыкновенной без примеси лиственных пород в равнинных условиях. Сравнительная характеристика линейных показателей сплошным перечетом проводилась у 10-летнего подроста сосны обыкновенной в свежем бору, усредненные данные представлены в таблице 1.
С увеличением полноты материнского древостоя стабильный рост и развитие подроста притормаживается, такое же явление наблюдается и в чрезмерно разреженных древостоях (0,3-0,4). Оптимальными условиями для нормального роста соснового подроста в условиях свежих боров признана полнота 0,6.
На 12-летней вырубке свежего бора отмечается разрастание травянистого покрова и созданием подросту сосны дополнительной корневой конкуренции со стороны трав, при этом большая часть площадей занимается осокой приземистой (Carexsupina Willd. exWahlenb.).Различия режима увлажнения в лесу, обусловлены меньшим поступлением в почву атмосферных осадков, большая часть которых задерживается кронами, и высоким расходом почвенной влаги на транспирацию древостоев.
На вырубке при достижении подростом сосны обыкновенной 8-9 летнего возраста теряется главный корень и за счет развития и разрастания боковых корней осуществляется поглощение влаги из почвы. В данной ситуации главным конкурентом соснового подроста является травяной ярус. Поэтому немаловажным фактором роста и развития подроста является увлажнение почвы.
Таблица 1
Влияние условий освещенности на прирост соснового подроста в свежем бору
|
№ п/п |
Характеристика древостоя |
Характеристика подроста |
|||||
|
состав |
возраст, лет |
полнота |
состав |
количество, тыс.шт./га |
среднее значение |
||
|
высота, м |
текущий прирост, см |
||||||
|
1 |
6С4С |
140/100 |
1,00 |
10С |
7,9+0,16 |
1,55+0,10 |
7,8+0,07 |
|
2 |
8С2С |
120/90 |
0,92 |
10С |
7,2+0,22 |
1,32+0,26 |
7,6+0,24 |
|
3 |
8С2С |
55/85 |
0,85 |
10С |
8,6+0,53 |
1,17+0,41 |
8,2+0,16 |
|
4 |
6С4С |
140/90 |
0,72 |
10С |
7,8+0,29 |
1,18+0,13 |
8,5+0,17 |
|
5 |
6С4С |
90/70 |
0,60 |
10С |
6,5+0,17 |
1,45+0,19 |
10,4+0,006 |
|
6 |
6С4С |
120/100 |
0,53 |
10С |
6,6+0,26 |
1,57+0,28 |
10,1+0,11 |
|
7 |
6С4С |
95/130 |
0,39 |
10С |
3,7+0,42 |
1,23+0,30 |
8,9+0,23 |
|
8 |
7С3С |
90/70 |
0,32 |
10С |
2,4+0,17 |
1,14+0,11 |
9,3+0,16 |
|
9 |
ед. С |
140 |
вырубка |
10С |
4,5+0,24 |
1,78+0,12 |
13,6+0,18 |
По изменению режима влажности почвы мы попытались установить интенсивность корневой конкуренции, т.к. режим влажности значительно отличается в разных типах леса. Мы сравнили количество и линейные параметры соснового подроста в свежем и травяном бору при полноте древостоя 0,6 (таблица 2).
Таблица 2
Характеристика соснового подроста в различных типах леса
|
Характеристика подроста |
Тип леса |
|
|
свежий бор |
травяной бор |
|
|
Состав подроста |
10С |
10С |
|
Количество подроста, тыс.шт./га |
6,5+0,17 |
3,1+0,14 |
|
Средняя высота подроста, м |
1,45+0,19 |
1,27+0,18 |
|
Прирост, см |
10,4+0,006 |
8,5+0,23 |
Полученные данные по 10-летнему подросту показали наибольший средний прирост и большее число подроста под пологом в типе леса свежий бор в сравнении с травяным.
Поскольку при прочих равных условиях количество влаги в травяном бору выше, чем в свежем, логично было бы предположить, что и подрост в нем будет развиваться лучше. Однако, в силу конкурентной борьбы за влагу и питательные вещества, поступающие с ней к корневым системам подроста, в травяном бору сосновый подрост вынужден бороться за достаточное поступление воды для корневой системы не только с материнским древостоем, но и с обильной травянистой растительностью в этих лесорастительных условиях.
Козловский [9]отмечает, что конкуренция корней наименьшая при низкой освещенности и наибольшая на полном свету. Наблюдается некая закономерность: при отмирании всходов в лесу из-за недостатка влаги, нельзя недооценивать нехватку света, так как при лучшей освещенности сеянцы меньше чувствительны к недостатку влаги.
Чем четче выступает ограничивающий фактор (влага, питание), тем меньше разнобоя в экспериментальных данных. Однако в естественной обстановке, когда все эти отношения связаны и взаимны, расхождения в оценке значений выражается в физико-географических условиях при проведении экспериментов, разницей в экологии исследуемого фактора.
Амплитуда варьирования жизненности растения в широком спектре изменяющихся условий увлажнения и освещенности может дать более точное представление об экологии изучаемых видов.
Результаты наблюдений могут быть полезными при прогнозировании хода естественного возобновления сосны обыкновенной и при разработке плана мероприятий по его содействию.
Выводы
Сосна чувствительна к свету и наилучшее развитие ее наблюдается на вырубке при освещенности 90- 95 %. Под пологом свежего бора максимальный прирост отмечен при полноте древостоя 0,6, при которой создаются оптимальные условия. В травяном бору естественное возобновление сосны обыкновенной проходит неудовлетворительно, линейные и количественные характеристики подроста в травяных борах значительно хуже в сравнении со свежими. При высокой степени задернения отмечается резкое снижение прироста.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, РФФИ-РГО № 13-05-41506.
Рецензенты:
Матвеева Р.Н., д.с.-.х.н., профессор, ФГБОУ ВПО «Сибирский Государственный Технологический Университет», г. Красноярск;
Шевелев С.Л., д.с.-.х.н., профессор, заведующий кафедрой "Лесная таксация, лесоустройство и геодезия", ФГБОУ ВПО «Сибирский Государственный Технологический Университет», г. Красноярск.