CC BY
22
УДК 630.182
ДИНАМИКА СТРУКТУРЫ ОСТРОВНЫХ БОРОВ КРАСНОЯРСКОЙ ЛЕСОСТЕПИ ПОД ВЛИЯНИЕМ РУБОК УХОДА
П.А. Оскорбин, К.С. Бугаева
Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН 66QQ36 Красноярск, Академгородок, 5Q; е-mail: [email protected]
Материалы статьи основаны на изучении долговременной динамики структуры лесных сообществ. Исследования проводились на территории Юксеевского бора, расположенного в Красноярской островной лесостепи, и охватывают двадцатипятилетний отрезок времени. Особенности динамики структуры сосняков Юксеевского бора тесно связаны с особым режимом ведения хозяйства в лесах водоохраной зоны. Применяемая здесь проходная система рубок обеспечивает, с одной стороны максимальное разреживание верхнего полога древостоя, выбираются единичные крупномерные стволы, с другой стороны удаляются ослабленные и поврежденные деревья, что позволяет сохранить устойчивость всего фитоценоза к катастрофическим воздействиям в виде ветровалов либо пожаров.
Materials of article are based on studying of long-term dynamics of structure of forest communities. Researches were spent in territory of "Yukseevskiy bor" located in Krasnoyarsk island forest-steppe. Researches cover a twenty five years' interval of time. Features of dynamics of structure of "Yukseevskiy bor" pine forests are closely connected with a special mode of economy in water-protection zone forests. Cleaning cutting system which is used here provides the next things. On the one hand top canopy maximal rarefaction when individual large-sized trunks are picked out. On the other hand the weakened and damaged trees are cut down that allows to keep phytocenosis resistance of catastrophic influences in the form of windfall or fires.
ВВЕДЕНИЕ
Сосновые леса широко распространены на территории Красноярского края. Особое место среди них занимают островные боры Красноярской лесостепи. Это связано, прежде всего, с повышенной антропогенной и техногенной нагрузкой, которую они испытывают вследствие приуроченности к крупным городам и промышленным центрам. Однако изучению воздействия и последствиям, оказываемым этой нагрузкой, уделяется незаслуженно малое внимание (Антипова, 2003).
Изучение динамики лесных экосистем принадлежит к числу основных направлений фундаментальных исследований в экологии, геоботанике и лесоведении, оно позволяет глубже понять природу леса, дифференцированно оценить значимость естественных и антропогенных процессов формирования растительности и дать прогноз будущего состояния лесов. Однако разработка теоретических проблем лесной экологии и проверка гипотез во многом сдерживаются недостатком длительных рядов наблюдений за различными компонентами лесных сообществ (Маслов, 2004).
Исследованию долговременной динамики лесных экосистем Минусинского, Шушенского, Погорельского боров, находящихся на территории Красноярского края посвящено большое количество работ, которые с различных сторон рассматривают многие процессы роста и развития этих лесных экосистем. В отношении же Юксеевского бора, также относящегося к лесостепным борам,
*Исследование выполнялось при поддержке РФФИ (грант № Q6-Q4-9Q596)
подобные работы не проводились. Целью данной работы является восполнение этого пробела.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА
Объектом исследования служили сосновые насаждения Юксеевского бора. По лесорастительному районированию данная территория относится к Красноярской островной лесостепи, расположенной на левобережье Енисея (Средняя Сибирь, 1964; Сергеев, 1971; Коротков, 1994; Антипова, 2003). Географическое положение бора: N 56°51’ Е 93°25’, высота над уровнем моря - около 125 м. Климат -резко континентальный, умеренно-прохладный. Температурные колебания в течение года значительны. Самым жарким месяцем является июль, со средней температурой воздуха 18,30С, при максимуме 35,40С и минимуме 30С. Самый холодный месяц - декабрь. Средняя температура -200С, максимум - +40С, минимум -50,10С. Среднегодовая температура воздуха - +0,80С.
Среднегодовое количество осадков - 470 мм. Количество осадков в холодный период составляет 153 мм, в теплый период - 350 мм, по данным Большемуртинской метеостанции
(http://www.meteo.info space.ru).
По геологическому строению территория Юк-сеевского бора сравнительно однородна. Почвообразующими породами являются, в основном, легкие суглинки и супеси. Наиболее распространенными являются дерново-подзолистые почвы на супесчаных отложениях, с различной степенью оподзолен-ности. Они обладают высоким плодородием, благоприятным водным и воздушным режимами, богаты зольными элементами питания. По степени увлаж-
ненности преобладают свежие почвы.
В 1981 году на территории Юксеевского бора сотрудниками Института леса было заложено десять пробных площадей. Повторные лесотаксационные и геоботанические исследования проводились на данных пробных площадях в 2006 году. Эти материалы, охватывающие 25-летний отрезок времени, и послужили основой для наших исследований.
Для проведения геоботанических описаний использовалась методика, предложенная в работах В.Н. Сукачева (Сукачев, Зонн, 1961, 1966). Динамика травяно-кустарничкового яруса рассматривается на уровне эколого-ценотических групп. Под эколого-ценотическими группами (ЭЦГ) понимаются крупные группы экологически близких видов, в своем генезисе связанные с разными типами сообществ. Количественным критерием ценотической роли компонентов выбран фитоценотический индекс (Б): произведение постоянства на средневзве-
шенное обилие вида (Буторина, 1963), позволяющий использовать материалы стационарных и маршрутных исследований. Выделение ЭЦГ проведено в соответствии с методикой, детально описанной в работе Н.И. Молоковой (1992).
Лесотаксационные работы проводились в соответствии с рекомендациями, изложенными в работах И.С. Мелехова (2002), С.Л. Шевелева и В.В. Кузьмичева (2003).
РЕЗУЛЬТАТЫ
Пробные площади, закладываемые в 1981 году, охватывали всю территорию Юксеевского бора. Таксационная характеристика этих пробных площадей, приведенная в таблице 1, говорит о том, что древостои преимущественно одновозрастные, со средним возрастом 56 лет. Для всех участков характерна высокая густота и запасы, средняя полнота древостоев - 0,7.
Таблица 1 - Средние таксационные показатели изучаемых древостоев
П.П. Год А Н Б N О М Бонитет Полнота
1 1982 56 20,4 20,6 945 31,7 300 II 0,6
2006 81 24,9 31,9 310 24,4 274 I 0,4
2 1982 58 21,7 21,2 1064 37,6 372 I 0,7
2006 83 22,9 26,1 525 28,6 291 II 0,5
3 1982 56 22 22,4 1142 45,2 453 I 0,8
2006 81 23,8 25,4 575 29,1 308 I 0,5
4 1982 57 21,1 20,8 1066 36,4 361 I 0,7
2006 82 26,1 34,2 421 38,8 448 I 0,6
5 1982 53 18,1 15,2 1601 28,9 261 I 0,6
2006 78 26,4 27,8 580 35,2 411 I 0,5
6 1982 54 18,1 15 1894 33,6 303 I 0,7
2006 79 26 25,8 907 47,3 534 I 0,7
7 1982 54 22 23,2 691 29,2 297 I 0,5
2006 79 26 30 446 31,6 356 I 0,5
8 1982 63 20,2 18,5 1658 44,5 434 I 0,8
2006 88 25,8 25,3 614 30,9 350 I 0,5
9 1982 57 19,8 17,9 1536 38,8 372 II 0,7
2006 82 26 24,8 689 33,3 383 I 0,5
1982 56 7, 4 14,8 1344 23,1 218 II 0,5
10 2006 81 26 27,5 489 29 330 I 0,4
Примечание: состав древостоев на всех пробных площадях - 10С
Повторное таксационное обследование, проводившееся в 2006 году, выявило значительные изменения в структуре древостоев. Средний возраст, определенный на пробах в 2006, носит условный характер. Представлены деревья всех возрастов, начиная с самых молодых, только что вошедших в материнский полог, оканчивая самыми старыми деревьями, сохранившимися со времени первых рубок. Приведенный в таблице 1 средний возраст древостоев 2006 года отражает время прошедшее с начала эксперимента.
Следствием того, что леса Юксеевского бора входят в водоохранную зону р. Енисей, является особый режим ведения хозяйства в них. В первую очередь, это относится к рубкам ухода, проводи-
мым на данной территории. Особенностью этих рубок становится их проходной характер, при котором ставится цель увеличить величину поверхностного стока в прибрежных лесах. Для этого в процессе проведения рубок, как правило, вырубаются только крупномерные стволы с хорошо развитой кроной. За период исследования рубки ухода проводились два раза. В результате полнота древостоя на большинстве исследованных пробных площадях снижается, и лишь на двух остается постоянной (табл. 1).
Низкая густота древостоя основного полога способствует развитию большого числа жизнеспособного подроста, количество которого колеблется от 6 до 13 тыс. экз. на гектаре. Связь между густо-
той и высотными группами подроста не установлена. Встречаются отдельные пробы, на которых высота подроста не более 0,5 м (12 тыс. экз./га) и участки с более высоким подростом, достигающим в среднем двух метров (в пересчете на гектар - до 13 тыс. экз./ га). Такая разнородность объясняется скорее всего, разной густотой основного полога древостоя, отличающегося невысокой плотностью (табл. 1).
В 1981 году в районе исследования преобладали следующие типы растительных сообществ: сосняки осочково-разнотравные и сосняки разнотравные. А в 2006 г. с наибольшей частотой представлены сосняки зеленомошной группы: осочково-зеленомошные и разнотравно-зеленомошные.
Сравнительная характеристика ЭЦГ травяно-кустарничкового яруса за двадцатипятилетний период времени всех исследуемых фитоценозов представлена на рисунке 1.
SGGG
6GGG
4GGG
2GGG
G
3 ТБ
□ Т
■ С
■ R
ЗПРИР 3 Н
□ ЛС э№Т ИКрЛП ПБТ
□ БС ЦБ
^ТиЗ
Рисунок 1 - Распределение ЭЦГ по фитоценотическо-му индексу (Б): РТиЗ - лугово-лесное разнотравье и злаки, Б - боровая, БС - борово-степная, БТ - боровотаежная, КрЛП - крупные лесные папоротники, КРТ - крупнотравье, ЛС - лесостепная, Н - неморальная, ПРИР - приручейная, Р - рудеральная, С - степная, Т - темнохвойная, ТБ - травяноболотная
За двадцатипятилетний период фитоценотиче-ский индекс значительно увеличился, что
свидетельствует о возрастании роли травяного покрова за период исследования. Это происходит из-за изреживания древостоев.
Но если рассматривать долю участия каждой ЭЦГ в спектре (рис. 2), то видно, что на исследуемых пробных площадях произошли незначительные изменения. Это свидетельствует о достаточной стабильности условий местообитания.
Большую часть спектра занимает группа лугово-лесного разнотравья и злаков, что является специфической особенностью боров подтаежной и лесостепной зон. Процент участия этой группы в спектре увеличивается к 2006 году, за счет возрастания фитоценотической роли хвоща полевого (Equsetum pratense), осочки большехвостой (Carex macroura), костяники (Rubus saxatilis), коротконожки (Brachypodium pinnatum).
Доля боровых видов в 2006 году снижается. Это происходит за счет увеличения видов луговолесного разнотравья и злаков. Сам же фитоценоти-ческий индекс в группе боровых видов остается постоянным. Наибольшую роль в данной группе играют вейник тростниковидный (Calamagrostis arundinacea) и ирис (Iris ruthenica). Причем обилие вейника увеличивается к 2006 году с 4 до 11%, а обилие ириса на пробных площадях падает с 7 до
0,1 % (таблица 2). В целом присутствие значительного количества видов боровой ЭЦГ говорит о том, что растительность носит в некоторой степени ин-тразональный характер. Это является специфической особенностью сосновых боров, произрастающих на песчаных и супесчаных дренированных почвах.
Значительное участие борово-таежных видов является нетипичным для зон лесостепи и объясняется преобладанием почв легкого механического состава, а также положением района исследования на севере Красноярской лесостепи, близко к границе со светлохвойной тайгой. Наибольшую фитоценотическую роль в данной группе играют брусника (Vaccinium vitis-idaea) и грушанка (Pyrola rotundifolia).
Рисунок 2 - Спектры ЭЦГ Юксеевского бора за 1981 и 2006 гг.: РТиЗ - лугово-лесное разнотравье и злаки, Б - боровая, БС - борово-степная, БТ - борово-таежная, КрЛП - крупные лесные папоротники, КРТ - крупнотравье, ЛС - лесостепная, Н - неморальная, ПРИР - приручейная, Р - рудеральная, , С - степная, Т - темнохвойная, ТБ - травяно-болотная
F
2GG6
411
Пробная площадь 12345 6 7 8 9 10
Тип сообщества ос- ртр ос- ртр ос- ртр ос- ртр ос- ртр ос- зм ртр ртр-зм ос- ртр ос- ртр ртр-зм ос-зм ртр ос- ртр ртр ртр-зм ртр-зм ос- зм ос- зм ос-зм
Год Вид 1981 2006 1981 2006 1981 2006 1981 2006 1981 2006 1981 2006 1981 2006 1981 2006 1981 2006 1981 2006
Carex macroura 45 60 60 60 50 50 10 15 50 50 10 50 15 50 25 40 5 60 50 60
Vaccinium vitis-idaea 3 8 0,1 5 20 20 10 25 0,1 10 3 10 0,1 0.1 40 6 10 2 30 8
Rubus saxatilis 10 10 10 10 10 10 5 8 5 10 3 3 5 15 10 10 5 8 10 20
Iris ruthenica 8 0 5 0 8 0 10 0 5 0 10 0 0,1 0,1 10 0 10 0 3 0,1
Equsctum pratensc 0,1 15 0 5 0 2 3 5 10 30 5 30 5 30 3 20 5 5 30 20
Calamagrostis arundinacea 3 5 5 15 К 1 5 50 2 1 10 20 1 2 5 10 3 0 1 10
Pyrola rotundifolia 0,1 0.1 0 3 0 20 1 3 0 15 3 2 0 10 2 0 3 2 0,1 5
Brachypodium pinnatum 2 0.1 0.1 3 2 15 0,1 15 0 10 0.1 5 0.1 10 0 10 0 8 0 5
Зеленые мхи 10 32 0 30 9 85 10 80 7 15 82 90,1 9 50 8 70 75 60 100 90,1
Примечание: Тип сообщества: ос-ртр — осочково-разнотравное, ос-зм - осочково-зеленомошное, ртр - разнотравное, ртр-зм - разнотравно-зеленомошное.
Хвойные бореальной зоны, XXIV, № 4 - 5, 2007
К 2006 г. проективное покрытие грушанки увеличивается только на нескольких пробных площадях, это может объясняться более густым подростом и большей затененностью нижних ярусов на этих площадях. Кроме этого, здесь же отмечается самое незначительное проективное покрытие вейника, который является более светолюбивым видом.
Обилие таких видов, как земляника (Fragaria vesca), герань ложносибирская (Geranium pseudosi-biricum), перловник (Melica nutans), купальница азиатская (Trollius asiaticus), чемерица черная (Ve-ratrum nigrum), горошек однопарный (Vicia unijuga), клевер люпиновый (Trifolium lupinaster), в среднем изменилось незначительно.
Стоит особо отметить, что за период исследования наблюдается значительное увеличение мохового покрова практически на всех пробных площадях, что влечет за собой изменение структурных характеристик травяного покрова, а также влияет на гидротермический режим почв.
Общее видовое богатство травяно-
кустарничкового яруса на всех пробных площадях увеличилось с 33 до 72 видов. Если рассматривать каждую пробную площадь отдельно, то на 3 из них видовое богатство увеличилось на 10 видов и более, на остальных оно увеличилось на 2-4 вида. Видовой состав подлеска за двадцатипятилетний период не изменился. Видовое богатство мхов также осталось постоянным. Господство сохраняют такие виды как Pleurozium schreberi и Hylocomium splendens, а их мощность увеличивается с 3 до В см.
Стоит отметить, что на тех площадях, на которых видовое богатство увеличилось незначительно, тем не менее, наблюдается увеличение общего проективного покрытия травяно-кустарничкового яруса (с 70 до 100%).
Таким образом, изменения травяного и мохового покрова напрямую связаны с динамикой, происходящей в древостое.
Полученные данные подтверждают исследования других авторов о том, что в связи с изрежива-нием древесного яруса меняются световой режим, микроклиматические и другие условия. Это сказывается на росте и развитии древостоев, на естественном возобновлении и влияет на весьма чувствительный в этом отношении живой напочвенный покров (Георгиевский, 1937, Банникова, 1967, Ка-разия, 1976). В древостоях, которые подвергались регулярным рубкам, наблюдается сильное увеличение проективного покрытия как травяного, так и мохового покрова. Также замечается увеличение количества видов трав и мхов (Вайтекус, Каразия, Муркайте, 1977).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Особенности динамики структуры сосняков Юксеевского бора тесно связаны с особым режимом ведения хозяйства в лесах водоохраной зоны. Применяемая здесь проходная система рубок обеспечивает, с одной стороны максимальное разреживание верхнего полога древостоя, выбираются единичные крупномерные стволы, с другой стороны
удаляются ослабленные и поврежденные деревья, что позволяет сохранить устойчивость всего фитоценоза к катастрофическим воздействиям в виде ветровалов либо пожаров. Еще одним положительным моментом планомерного разреживания древостоя является наличие врастающего в материнский полог большого числа жизнеспособного подроста, служащего надежным резервом роста леса в будущем.
Изменения, происходящие в травяно-кустарничковом и моховом ярусах, так же являются прямым следствием рубок ухода, проводимых на данной территории. На всех исследуемых площадях живой напочвенный покров сильно увеличивает свое проективное покрытие. Это происходит как за счет увеличения обилия отдельных видов травяного и мохового покрова, так и за счет заметного увеличения видового разнообразия травяно-
кустарничкового яруса.
Специфика сосновых боров лесостепей заключается в том, что господство удерживают определенные эколого-ценотические группы (боровая, борово-таежная, лугово-лесное разнотравье и злаки) с весьма широкой экологической амплитудой, нетребовательные к богатству почвы, с высокой толерантностью к нарушениям, вызванным пожарами, ветровалами, антропогенной нагрузкой.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Антипова, Е.М. Флора северных лесостепей Средней Сибири / Е.М. Антипова. - Красноярск, 2003. - 460 с.
2. Буторина, Т.Н. Эколого-ценотический анализ кус-тарничково-травяного яруса лесных ассоциаций / Т.Н. Буторина // Типы лесов Сибири. - Москва, 1963. - С. 30-52.
3. Банникова, И. А. Влияние древесной и кустарниковой растительности на развитие нижних ярусов лесных биогеоценозов / И. А. Банникова. - М.: Наука, 1967. - 325 с.
4. Вайтекус, Э.Ю. Изменение живого напочвенного
покрова в связи с изреживанием древостоя / Э.Ю. Вайтекус, С.П. Каразия, Р.И. Муркайте // Вопросы лесной типологии и биогеоценологии в Южной Прибалтике. - Каунас: Всесоюзный научно-
исследовательский институт лесоводства и механизации лесного хозяйства, 1977. - С. 145-150.
5. Георгиевский, Н.П. Рубки ухода за лесом / Н.П. Георгиевский. - М.-Л.: «Гослесбумиздат», 1957. - 150 с.
6. Каразия, С. П. Влияние рубок на живой напочвенный покров елово-осиновых насаждений в некоторых типах леса / С.П. Каразия // Современные исследования продуктивности и рубок леса. - Каунас, 1976.
7. Коротков, И.А. Лесорастительное районирование России и республик бывшего СССР. / И.А. Коротков.
- В кн: Углерод в экосистемах лесов и болот России / под ред. В.А. Алексеева, Р.А. Бердси. - Красноярск.
- 1994. - С. 29 - 47.
8. Маслов, А.А. Природная динамка заповедных лесных сообществ в центре русской равнины: автореферат дисс. ... д-ра биол. наук / А.А. Маслов. - М., 2004. - 43с.
9. Молокова, Н.И. Эколого-ценотический анализ и феноиндикация высотно-поясных комплексов типов леса (на примере гумидных районов Саян): авторе-
ферат дисс.. /Н.И. Молокова. - Красноярск, 1992. -16 с.
10. Мелехов, И.С. Лесоведение / И.С. Мелехов. - М.: МГУ, 2002. - 400 с.
11. Программа и методика биогеоценологических исследований / под ред. В.Н. Сукачева, Н.В. Дылиса. -М., 1966. - 330 с.
12. Сергеев, Г.М. Островные лесостепи и подтайга Приенисейской Сибири / Г. М. Сергеев. - Иркутск:
Восточно-Сибирское книжное издательство, 1971. -264 с.
13. Средняя Сибирь. - М.: Наука, 1964. - 479 с.
14. Сукачев, В.Н. Методические указания к изучению типов леса / В.Н. Сукачев, С.В. Зонн. - М.: Изд-во АН СССР, 1961. - 144 с.
15. Шевелев, С.Л. Таксация леса / С.Л. Шевелев, В.В. Кузьмичев. - Красноярск: СибГТУ, 2003. - 248 с.
16. http://www.meteo.infospace.ru
Поступила в редакцию 16 апреля 2007 г. Принята к печати 26 ноября 2007 г.
