CC BY
66
АГРОНОМИЯ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
УДК 630*11:630*228.2
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОИЗРАСТАНИЯ ИСКУССТВЕННЫХ
60-ЛЕТНИХ ДРЕВОСТОЕВ ДУБА ЧЕРЕШЧАТОГО ^иегеш гоЬиг Ь.) НА ВОДОРАЗДЕЛЕ И В БАЛКАХ ВОСТОЧНОГО СКЛОНА ЕРГЕНЕЙ
В.П. Беспалов, кандидат биологических наук В.М. Сериков, аспирант М.В. Костин, кандидат сельскохозяйственных наук
ФГБУН Институт лесоведения РАН
Рассмотрены вопросы водоснабжения 60-летних древостоев дуба черешчатого в балках Ергеней под влиянием родников и без них. Под влиянием родников в почвогрунте под насаждением складывается благоприятный водный режим, что способствует произрастанию дуба I класса бонитета, при их отсутствии бонитет насаждения понижается в следствие дефицита доступной влаги весеннего накопления, при этом увеличивается роль влаги из глубинных слоев почвогрунта, где деревья образуют второй ярус всасывающих корней.
Ключевые слова: дуб черешчатый, экология, родники, глубинные корни, влаго-обеспеченность, продуктивность.
Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ 12-04-01347-а и НШ-2807.2012.4.
В степном лесоразведении дубу черешчатому ^иегсш гоЬиг L.) как главной ле-сообразующей породе уделяется особое внимание из-за его биоэкологической пластичности в различных условиях местообитания. Он формирует поймостойкие и высокопродуктивные насаждения в долинах рек [1] и обладает высокой устойчивостью к сухим условиям произрастания в овражно-балочных системах и водораздельных плато.
Восточные склоны Ергеней обрывисты с сильно развитой овражно-балочной сетью, которая имеет мощные (до 25-30 м) слои водоносных ергенинских песков, скрытых под покровными суглинками, содержит многочисленные родники с пресной водой. Вблизи расположения этих родников произрастают созданные в начале 50-х годов прошлого века высокопродуктивные древостои дуба черешчатого.
На водораздельном плато Ергеней (5-километровый участок гослесополосы (ГЗЛП) Волгоград-Элиста-Черкесск) в эти же годы на темноцветных почвах потяжин были созданы массивы дуба, которые не потеряли своей жизнеспособности, достигнув 60-летнего возраста.
Район проведения исследований относится к полупустыне с ковыльно-полынной растительностью, климат которой характеризуется острой засушливостью и резкой континентальностью. Средняя годовая сумма осадков составляет 285 мм, испаряемость - 1000 мм. Продолжительность безморозного периода 170-190 дней.
Исследования проводились на 5-ти участках с чистыми 60-летними древостоями дуба в балках Аршань-Зельмень и Тегя и на водоразделе Ергеней. На 4-х пробных площадях (1111) культуры дуба расположены вблизи Аршань-Зельменского стационара Института лесоведения РАН (п. Годжур Сарпинского р-на Р. Калмыкия), у подножия склонов балок с 8-9-метровым превышением над уровнем малой речки Хамхурки и ее ответвлений, протекающих по тальвегу балок. Все ПП расположены на расстоянии 6080 м от речки, берега которой по урезу воды сложены глеем и иловатыми отложениями. Слои этих отложений отслеживаются на ПП на глубине 7-8 м при глубоком бурении
(до 10 м). Это говорит о древней седиментации этих влажных слоев глея и ила более широкими праречками, а также подтверждают гидравлическую связь по ним с речкой в местах расположения древостоев дуба без родников (1111 1, 4). На 1111 2 и 3 водное снабжение древостоев дуба происходит за счет подтока грунтовых вод (ГВ) из расположенных выше родников, которые также транзитом пополняют и речку Хамхурку. Для сравнения 1111 5 взята в одной из 4-х 60-метровых лент ГЗЛП (первом опытном участке стационара), расположенной в 10 км от основных 11.
Для характеристики древостоев на каждой 11 осуществляли их таксацию (табл. 1) и рассчитывали диаметры через окружность стволов, брали модельные деревья по 3-м классам пропорционально ступенчатого представительства на анализ хода роста по диаметру и высоте. Доводили осеннее бурение на остаточную влажность до глубины 10 м, отбирали образцы почвы для комплексного анализа, делали нивелировку с привязкой 11 к русловой межени. На 11 1 заложили почвенный разрез на глубину до 5,5 м для исследования архитектоники корневой системы.
Таблица 1 - Таксационная характеристика дубовых древостоев искусственного
происхождения, произрастающих в балках восточного склона Ергеней и на водораздельном плато (Ергенинское лесничество Годжурское участковое _лесничество Сарпинского р-на Респ. Калмыкия)_
Номера пробных площадей Местоположение Возраст, лет Состав Бонитет Лолнота а (-Н т ,с а § 00 Высота, м Диаметр, см Состояние
Средняя Максимальная Средний Максимальный Здоровые и ослабленные, шт. Усыхающие и усохшие, шт.
Балка Аршань-Годжур
1 Склон 60 10Д IV 0,6 50 12,5 15,4 24,8 47,8 76 1
2 Нодошва склона у родника 60 10Д I 0,7 185 22,3 25,3 29,5 58,3 89 5
3 Нервая надпойменная терраса 60 10Д+Тб I 0,9 190 19,3 23,9 26,6 51,9 99 13
Балка Тегя
4 Склон, потяжина 60 10Д IV 0,4 45 12,1 16,9 20,1 36,9 82 2
Гослесополоса Волгоград-Элиста-Че ркесск
5 Водораздел, потяжина 60 10Д III 0,9 158 14,0 17,0 19,2 27,9 95 18
Дуб на 11 2, 3 находится вблизи родников. Соответственно здесь сохранились насаждения с более высокой полнотой 0,7-0,9, бонитет которых составляет I класс и запас достигает 185-190 м3 на га. Средняя высота дуба составляет 19-22 м, максимальная - 24-25 м. Средний диаметр колеблется в пределах 26,5-29,5 см, максимальный -52-58 см.
Две другие пробные площади - 1 и 4 находятся вне зоны влияния родников, и потому таксационные показатели здесь гораздо ниже. Так, бонитет дуба здесь IV, полнота 0,4-0,6, запас в пределах 45-50 м3 на га, что в 3,5 раза меньше, чем на 11 2 и 3.
Средние диаметры также ниже и составляют 20-25 см, а максимальные - 37-48 см. Средняя высота находится в пределах 12 м, а максимальная - 15-17 м.
Дуб на 1111 5 развивается по III бонитету и к 60-ти годам древостой его накапливает около 160 м3 на га древесины неплохого качества, но раньше, чем на 1111 2 и 3 начинает суховершинить и распадаться.
Таким образом, уже на основе таксационных показателей 1111 можно заключить, что только вблизи родников можно получить более производительные и долговечные насаждения, где дуб получает круглогодичную водную дотацию за счет внутригрунто-вого стока родниковых вод на расстоянии 100-150 м от родников. Долговечность дубовых древостоев в условиях с недоступными ГВ будет существенно ниже. В пользу такого заключения говорят данные глубокого бурения на 1111 (рис. 1).
На рисунке видно, что на ПП 2 уровень ГВ отмечен на глубине 750 см, то есть здесь корни дуба подобно дубу на 11 3 все время получают дотацию от близко расположенного родника. Капиллярная кайма в конце вегетационного сезона зафиксирована на глубине 570 см. 1ри бурении были отмечены многочисленные легкосуглинистые опесчаненные прослойки толщиной до 15-20 см, которые дают на графике резкие зигзаги по влажности. Из графика видно также промачивание верхнего слоя почвы на всех 11 до глубины 40-50 см из-за частых продолжительных дождей осени 2013 г.
Рисунок 1 - Остаточная осенняя (в период с 09.10.13 г. по 15.10.13 г.) влажность на всех 5 пробных площадях под 60-летним дубом На контрольной 11 5 в потяжине глубиной до 0,8 м почвогрунт представлен лессовидным легким суглинком, иссушенным до влажности завядания почти по всему профилю. Лишь в конце 10-метровой скважины влажность начинает увеличиваться до
15 %. Это свидетельствует о начале капиллярной каймы от верховодки, расположенной ниже. По наблюдениям одного из авторов (Беспалов В.П. раскапывал в глубину на 12,5 м корни на потяжине, где произрастал клен ясенелистный) верховодка была обнаружена на этой отметке. При этом корни клена ее достигли. По аналогии можно судить о корневой системе дуба.
Водное питание речки осуществляется за счет выходов пресных грунтовых вод из многочисленных родников. Пресные грунтовые воды формируются в местах выхода ергенинских песков на поверхность при инфильтрации ливневых осадков и после снеготаяния. Водоупором для них являются чаши майкопской глины верхнего палеогена, палеорельеф которых имеет прогибы по склонам балок (рис. 2). Здесь и вытекают многочисленные родники, дебет которых колеблется в широких пределах от 1170 м3/сутки (Шарнутовский родник в 30-60 м от поверхности) до 27 900 м3/сутки (Загестинский родник в 25-60 м от поверхности)
м
Рисунок 2 - Геологический профиль среднего течения малых речек и балок северных Ергеней (Аршань-Зельменский участок): 1 - лессовидные суглинки четвертичного возраста; 2 - скифские глины неогена; 3 - пески Ергенинской свиты неогена, слагающие структурные террасы; 4 - глины майкопской серии верхнего палеогена (олигоцена); 5 - пойменные почвогрунты;
6 - Малая речка
Террасы таких песков здесь представлены площадью 1500 га и от склонов балок они простираются в сухую степь до 400-500 м. По гранулометрическому составу эти пески большей частью мелкие и средние, в которых, по данным Куделина Б.И. [2], скорость передвижения воды по горизонтали составляет около 30 м в сутки. Здесь родники непрерывно работают за счет гидростатического давления и многолетнего выравнивания депрессионной кривой, от вновь непрерывно поступающих в толщу песков годовых осадков.
Большой родник в пос. Годжур (Аршань-Зельменский участок) с выходом пресных грунтовых вод до 9890 м3/сутки обеспечивает водой весь поселок и подпитывает древесные насаждения дуба черешчатого (1111 3) и тополя белого на второй надпойменной террасе малой речки Хамхурка в урочище «Ближний сад» на общей площади 2,5 га. Массив 90-летнего тополя белого находится между расположенным выше родником и древостоем дуба. Весной в апреле уровень грунтовых вод (УГВ) на ПП 3 с дубом достигает 1,5 м, что превышает на 7,5 м уровень воды в реке. Такой подъем УГВ доказывает основную связь с движением грунтовых вод в пойменных почвогрунтах от расположенного выше родника по уклону в сторону речки. В летний и осенний периоды УГВ под дубом опускается до 5-7 м в результате в основном за счет десукции тополя белого
и частично дуба, а капиллярная кайма осенью в октябре 2013 года отмечена на 2-х метрах (рис. 1).
Раскопкой корневой системы 55-летнего дуба черешчатого на склоне балки Ер-геней (1111 1) выявлено, что 4-х метровый слой почвогрунта десуктивно иссушен до влажности завядания в течение всего года. Горизонтальные скелетные корни здесь расположены в верхнем слое почвы. Стержневой корень четко выражен до глубины 4,5 м.
Далее, с появлением влажных глеевых прослоек корни распространяются в них горизонтально. При этом в снабжении влагой большая роль отводится глубинным ростовым корням в глеевых влажных слоях почвогрунта (рис. 1). Это подтверждают также данные по глубинным корням дуба в Теллермановском опытном лесничестве [3, 6]. В верхних горизонтах почвогрунта, в разрезе на 1111 1, обнаружено большое количество корней с отрицательным геотропизмом, что свидетельствует о перехватывании ими воды весенней влагозарядки и летних ливневых осадков, промачивание которыми нередко достигает слоя 25-30 см.
Таким образом, искусственные древостои дуба в условиях полупустыни Калмыкии в балочных системах Ергеней могут успешно произрастать и давать наиболее производительные и долговечные насаждения только на выходах пресных грунтовых вод. Создание устойчивых древостоев дуба в микропонижениях (падинах, ложбинах, потя-жинах) на плакорах водораздельных плато также возможно, если применять простые однопородные схемы смешения (с шириной междурядий 2-3 м) и обеспечить насаждения постоянным лесоводственным уходом и охраной для поддержания оптимальной густоты и высокой сомкнутости древесного полога [4, 5].
Библиографический список
1. Беспалов, В.П. Влияние почвенно-гидрологических условий на рост естественных и искусственных древостоев дуба черешчатого (Quergus robur L.) в пойме среднего течения р. Урал [Текст]/ В.П. Беспалов, Н.В. Оськина // Почвоведение. - 2006. - № 4. - С. 458-472.
2. Куделин, Б.И. Принципы региональной оценки естественных ресурсов подземных вод [Текст] / Б.И. Куделин. - М.: Изд-во МГУ, 1960. - 344 с.
3. Мамаев, В.В. Роль глубоких корней в поддержании устойчивости нагорных дубрав лесостепи [Текст]/ В.В. Мамаев, М.Г. Романовский //Дуб - порода третьего тысячелетия: сб. научн. трудов ИЛ НАН Беларуси. - Вып. 48. - Гомель, 1998. - С. 102-104.
4. Манаенков, А.С. Современное состояние и возможность выращивания дубрав промышленного значения на комплексных почвах сухой степи и полупустыни [Текст]/
A.С. Манаенков, М.В. Костин, В.А. Шкуринский // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия «Лес. Экология. Природопользование». - 2012. -№2 (16). - С. 12-19.
5. Манаенков, А.С. Особенности роста и долговечность насаждений «дубрав промышленного значения» на зональных почвах сухостепного Придонья [Текст]/ А.С. Манаенков,
B.А. Шкуринский, М.В. Костин // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия «Лес. Экология. Природопользование». - 2013. - №2 (18). - С. 5-17.
5. Романовский, М.Г. Состояние и факторы устойчивости нагорных и пойменных дубрав в лесостепи [Текст]/ М.Г. Романовский // Дуб - порода третьего тысячелетия: сб. научн. трудов ИЛ НАН Беларуси. - Вып. 48. - Гомель, 1998. - С. 320-327.
E-mail: [email protected]
