CC BY
24
БИОЛОГИЧЕСКАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ ДРЕВОСТОЕВ СЕВЕРО-ВОСТОЧНОЙ ЯКУТИИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПОЧВЕННЫХ
УСЛОВИЙ
Д.Г. ЩЕПАЩЕНКО, к.с.-х.н., доцент кафедры почвоведения МГУЛа,
М.В. ЩЕПАЩЕНКО, к.б.н., зав. кафедрой экологии и лесоводства ВИПКЛХ,
О.Д. ПАКАЙ, студент группы ЛХ-45 МГУЛа
Объектом настоящих исследований являются притундровые леса северо-восточной Якутии. Уникальная экологическая чистота региона в сочетании с высокой чувствительностью лесов к внешним воздействиям делают район чрезвычайно интересным для изучения. Полевые работы проводились в районе устья реки Джанкы при ее впадении в Яну. Географические координаты- 66°20"-67°40" СШ и 132°00"-133°15" ВД. Древесная растительность представлена низкобонитетными низкополнотными лиственничниками. В поймах рек распространены чозения и ивы. В подлеске наблюдается березки Миддендорфа и тощая, ивы, ольховник кустарниковый. В напочвенном покрове преобладают зеленые и влаголюбивые мхи, лишайники родов Кладония и Цетрария; распространены также багульник, брусника, голубика, сфагновые мхи. В почвенном покрове преобладают регулярноциклические криокомплексы палево-криоземов и криоземов торфянистых. Дренированные участки и склоны теплой экспозиции занимают палевые почвы. К элементам рельефа, в которых наблюдается застой влаги, приурочены торфянисто-глеевые почвы.
Продуктивность лесных насаждений в суровых климатических условиях северо-восточной Якутии находится в тесной зависимости от положения на рельефе местности. Рельеф создает микроклимат, перераспределяя тепло и влагу, а следовательно, определяет биологическую продуктивность. В этих суровых условиях связь продуктивности насаждений с почвенными условиями прослеживается особенно ясно. На разных элементах рельефа заложено 122 круговых пробных площади (КПП). Исследования проводились в долине реки, на плато, крутых склонах северной и южной экспозиции. Таким образом, удалось охватить все основные контрастные типы мезорельефа и почв, с которыми тесно коррелируют условия местообитания.
В долине реки Джанкы КПП закладывали в лесном выделе, общей площадью 18 га. Насаждение представлено чистым лиственничником. При ближайшем рассмотрении обнаруживается значительная пестрота мезорельефа, почвенных условий и растительности (табл. 1). Это связано с особенностями строения речной долины.
Таблица 1
Разнообразие природных условий на речной террасе
Элемент мезорельефа Тип леса Почва Мощность органогенных горизонтов, см Глубина залегания мерзлоты, см
Бровки Брусничниково-разнотравный, зеленомошный Криозем супесчаный 1-3 50-80
Пологие участки Г олубичниково-зеленомошный, брусничниково-багульниково-зеленомошный Криозем торфянистый легкосуглинистый 7-14 18-30
Заросшие протоки Осоковое болото Торфянисто-глееватая низинная легкосуглинистая 18-20 25-35
Верховые западины Сфагновый Торфянисто-глееватая верховая легкосуглинистая 15-20 25-30
В средней части северного склона сопки расположили еще ряд КПП. Уклон составляет около 22°. Древостой представлен лиственничником брусничниково-ба-гульниково-зеленомошным Уб бонитета с полнотой 0,2-0,3- Подлесок развит средне, преобладает ольховник кустарниковый, встречаются также ивы. В кустарничковом ярусе багульник и брусника. Мохово-лишайниковый покров сплошной, преобладают зеленые мхи (Ну1осотшт ргоШетт, Р1еиго-гшт ЗсЬгеЬегу), в понижениях микрорельефа встречается сфагнумы. Лишайники обильно представлены родом С1ас1оша, а также Севана сиси11а1а. Наиболее распространенной почвой является криозем торфянистый на сланцах с высокой (более 70 %) каменистостью профиля. Мощность органогенных горизонтов 10- 25 см. Мерзлота с крупными жилами льда наблюдается на глубине 20 - 40 см.
На южном склоне сопки в его верхней трети заложены 28 КПП. Уклон составляет около 25°. Лиственничник бруснични-ковый Уа бонитета имеет полноту 0,4- 0,5. Подлесок средней густоты, в нем преобладает кедровый стланик и можжевельник, встречаются также смородина и шиповник. Живой напочвенный покров представлен брусникой, лишайниками рода Кладония и Стереокаулон (С1егеосаи1оп ШтепШэит), шикшей, зелеными мхами, встречается камнеломка (8ах1й^а ЬгопсМаНэ). Почвы палевые легко суглинистые на метаморфических сланцах. Щебнистость верхних горизонтов около 25 %. Мощность органогенного горизонта 2 - 5 см. Нельдистая мерзлота наблюдается на глубине 60 - 120 см.
39 КПП расположили на склоне пологого холма недалеко от вершины. Уклон не превышает 3°. Лиственничник бруснич-никово-багульниково-зеленомошный. Подроста практически нет. Подлесок густой с преобладанием березы тощей. Насаждение пройдено пожаром около 20 лет назад. Огонь уничтожил подрост, часть ослабленных деревьев погибло. Моховый покров ви-
димо не был существенно поврежден, т.к. не наблюдается обычного в таких случаях всплеска текущего прироста (Д.Г. Щепа-щенко, М.В. Щепащенко, 1998). В напочвенном покрове багульник, брусника, шик-ша, аулакомниум болотный образует почти сплошной моховой покров, распространены также лишайники. Наблюдается трещино-бугорковатый микрорельеф. Бугры диаметром 50- 100 см, высотой 15- 20 см. Единично встречаются круги вспучивания. На микроповышениях преобладает палево-кри-озем легкосуглинистый. Мощность органогенного горизонта 2 - 6 см. Мерзлота с небольшим количеством льда в виде кристаллов и мелких жил встречается на глубине около 50 см. В микропонижениях встречаются криозем и криозем торфянистый легкосуглинистые. Мощность подстилки и очеса мхов возрастает до 6 - 10 см. Более льдистая, чем на бугорках, мерзлота наблюдается на глубине около 40 см. Средняя таксационная характеристика в зависимости от почвенных условий приведена в табл. 2.
Выборочно-перечислительную таксацию производили путем закладки круговых пробных площадей постоянного радиуса-9,77 м. Площадки закладывали по буссольным ходам на расстоянии 50 м друг от друга. На круговой площадке проводили сплошной перечет деревьев по диаметру с подразделением по ярусам, породам, классам технической годности. Отдельно учитывали сухостойные и поврежденные деревья. Производили описание напочвенного покрова, указывали состав и густоту подлеска, закладывали почвенный разрез.
На каждой круговой площадке случайным образом отбирали модельное дерево, после рубки которого на высоте 0; 0,5; 1,3; 1,5 м и далее через 1 м определяли диаметр в коре и без коры. На высотах 0; 1,5 и далее через 2 м подсчитывали годичные кольца. Образцы древесины (поперечные спилы толщиной около 5 см вместе с корой) выпиливали на высоте 0,5 м от шейки корня и на середине высоты дерева.
Средняя таксационная характеристика насаждений в зависимости от почвенных
условий
Элемент рельефа Почва Возраст, лет Высота, м Диаметр, см Сумма площадей поперечных сечений, м:/га
Долина реки Криозем супесчаный на элювиальных отложениях 125 10,6 10,4 20,4
Криозем торфянистый легкосуглинистый на элювиальных отложениях 127 6.2 6.1 6,7
Торфянисто-глеевая верховая легкосуглинистая 92 5,4 5,7 0,6
Северный склон Криозем торфянистый на сланцах 113 5.6 7,2 5,3
Южный склон Палевая лектосуглинистая на сланцах 124 10,0 9,8 13,5
Плато Комплекс палево-криоземов и криоземов легкосуглинистых 115 6,2 7,5 3.0
Далее производили перечет ветвей по классам длины (через 25 см) и диаметра в месте прикрепления к стволу (через 0,5 см). Крону взвешивали. Всего было срублено 127 модельных деревьев.
Поперечные спилы были использованы для определения плотности древесины и коры. Для определения объема каждый образец был разбит на 16 секторов, у каждого из которых определяли радиус (в коре и без коры) и высоту. Затем образец взвешивали, очищали от коры и вновь взвешивали. Была рассчитана плотность древесины и коры для каждого модельного дерева. Средняя плотность древесины составляет 0,545±0,015 г/см'5, а коры - 0,265±0,014 г/см3.
У 10 модельных деревьев, отобранных по классам диаметра, высот и возраста брали модельные ветви из различных частей кроны и представляющих все сочетания классов длины и толщины. Измеряли диаметр основания и длину модельной ветви, взвешивали отдельно хвою и обесхвоенные
ветви в свежесрезанном и абсолютно сухом состоянии. Для полигона составили уравнение зависимости соотношения веса хвои и древесной массы от размера ветвей (1), по которому определяли структуру фитомассы крон модельных деревьев.
Мветвей = 0,2633 ■ \nicl1 ■/)+ 0.9207 (1),
Мхвои ' >
где М— масса ветвей и хвои;
с1- диаметр основания ветви, см:
/- длина ветви, м.
Для модельных деревьев по ступеням толщины рассчитали массу фракций фитомассы (табл. 3).
Затем, опираясь на перечет деревьев по диаметру на пробных площадях, был вычислен запас фитомассы по фракциям на единице площади. Результаты представлены в табл. 4.
Таблица 3
Фитомасса по фракциям в абсолютно сухом виде по ступеням толщины деревьев на
высоте груди
Фракции Масса фракций фитомассы, кг, по ступеням толщины дерев ьев, см
фитомассы 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
Древесина 0,8 2,9 6,7 12,8 20,0 30,4 39,2 55,2 67,9 95,6 108,1 118.7 166,0
Кора 0,2 0,5 1,1 2,0 2,8 4,3 5,2 7,2 9,2 12,1 12,7 19,3 19,2
Ветви ОД 0,6 1,1 1,7 2,5 3,3 4,3 5,3 6,5 7,7 9,0 10,3 11,8
Хвоя од 0,2 0,3 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 1,6 1,8 2,1 2,4 2,7
Таблица 4
Структура надземной фитомассы лиственничных древостоев в т/га абсолютно сухого
вещества
Почва Древесина ствола Кора ствола Обесхвоен-ные ветви Хвоя Всего
Криозем супесчаный на алювиальных отложениях 32,160 7,728 5,730 1,470 47,088
Криозем торфянистый легкосуглинистый на алювиальных отложениях 13,700 3,464 2,160 0,590 19,914
Торфянисто-глееватая верховая легкосуглинистая 2,550 0,680 0,260 0,080 3,570
Криозем торфянистый на сланцах 10,030 2,496 1,580 0,420 14,526
Палевая лекгосуглинистая на сланцах 23,300 5,680 3,840 0,990 33,810
Комплекс палево-криоземов и крио-земов легкосуглинистых 5,410 1,352 0,950 0,260 7,972
50 ^ 40
£ 30
5
о
« 20
а Ю сі
20 40 60
Запас, м 3/га
80 100
1 0 8
к 6
(В
а 4
о *
2
0
у = 0 0823х + 0.635
20
40 60
Запас, м 3/га
80 100
7
^ 6 н 5
* 4
а
*- 3
О)
СО 2
1
О
у = О.ОЗбЗх + 0.8967 Я2 = 0.398
20
40 60
Запас, м 3/га
80 100
3.500 3.000 и 2.500 И. 2 ООО о 1 500
СО
X 1000
0.500 О ООО
у = 0.0 18 Зх + 0.1544 Я2 = 0 3072
20
40 60
Запас, м 3/га
80 100
Рисунок. Зависимость массы фракций фитомассы от запаса насаждений по нашим (выделено черным) и литературным источникам
Мы проанализировали литературные источники, чтобы выявить особенности структуры фитомассы притундровых лиственничников. Были отобраны пробные площади по возможности с близкими к нашим таксационными характеристиками насаждений. По Якутии имеются данные в работах Д.П. Митрофанова (1984), Л.К. Позднякова, В.В. Протопопова, В.М. Горбатенко (1969), а также И.И. Панарина, Д.П. Митрофанова, Л.Н. Исаевой (1980). Лиственничники Красноярского края представлены в исследованиях Д.П. Митрофанова (1977) и Л.К. Позднякова (1975). Т.А. Москалюк (1979, 1988) приводит данные по Магаданской области.
Как можно видеть на рисунке наши исследования вполне укладываются в общую картину и уточняют структуру фитомассы лиственничников с невысоким запасом стволовой древесины.
Литература
1. Митрофанов Д.П. Химический состав лесных растений Сибири. - Новосибирск: Наука, 1977.
- 119с.
2. Митрофанов Д.П. Оценка продуктивности северотаежных лесов Сибири // Продуктивность лесных фитоценозов. - Красноярск: ИЛиД, 1984.-С. 95 - 102.
3. Москалюк Т.А. Структура и продуктивность лесов северного Охотоморья. - Владивосток: ДВО АН СССР, 1988. - 144 с.
4. Панарин И.И., Митрофанов Д.П., Исаева Л.Н. Горные леса зоны БАМ. - Новосибирск: Наука. 1980.- 224 с.
5. Поздняков Л.К. Продуктивность лесов Сибири. // Ресурсы биосферы. - Вып.1, - Л.: Наука, 1975. -С.43 - 55.
6. Поздняков Л.К., Протопопов В.В., Горбатенко В.М. Биологическая продуктивность лесов Средней Сибири и Якутии. - Красноярск: 1969.
- 153 с.
7. Щепащенко Д.Г. Щепащенко М.В. Влияние лесных пожаров на морфологию почв и прирост лиственницы в Якутии // Лесное хозяйство.
- 1998,-№6,-С. 47 -48.
