ХАРАКТЕРИСТИКА НАПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ЛИСТВЕННЫХ ФИТОЦЕНОЗОВ ПОСЛЕРУБОЧНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ (В УСЛОВИЯХ СРЕДНЕЙ ТАЙГИ РЕСПУБЛИКИ КОМИ) Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

Пристова Т.А.

Институт биологии Коми НЦ УрО РАН, научный ттрудник, кандидат биологических наук

ХАРАКТЕРИСТИКА НАПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ЛИСТВЕННЫХ ФИТОЦЕНОЗОВ ПОСЛЕРУБОЧНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ (В УСЛОВИЯХ СРЕДНЕЙ ТАЙГИ РЕСПУБЛИКИ КОМИ)

CHARACTERISTIC GROUND VEGETATION OF DECIDUOUS ECOSYSTEMS AFTER FELLING OF FOREST (IN THE MIDDLE TAIGA OF THE KOMI REPUBLIC)

Pristova T.A.,

Institute of Biology of Komi Scientific Centre of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences,

researcher, PhD in biology

АННОТАЦИЯ

Проведены исследования напочвенного покрова в лиственных лесах средней тайги послерубочного происхождения. Выявлено, что видовой состав исследуемых лесов насчитывает 42 вида, в том числе 32 вида растений напочвенного покрова. Установлено, что растения живого напочвенного покрова аккумулируют в фитомассе осиново-березового фитоценоза - 406.49±62.86 кг/га, березово-елового молодняка — 1950.95±220.53 кг/га органического вещества. Установлено, что в осиново-березовом фитоценозе на травы приходится более 40%, кустарнички — около 20%, мхи — около 40% от общей фитомассы растений напочвенного покрова, в березово-еловом молодняке - 30, 15 и 60 % соответственно.

ABSTRACT

Conducted studies of ground vegetation in deciduous forests of the middle taiga after felling of forest. It is revealed that the species composition of the studied forests consists of 42 species, including 32 plant species in the ground cover. The ground cover plants accumulate phytomass in the aspen-birch ecosystem - 406.49±62.86 kg/ha, birch-spruce young forest 1950.95±220.53 kg/ha of organic matter. Established in aspen-birch ecosystem in grass accounts for more than 40%, shrubs — 20%, moss — about 40% of the total plant phytomass of ground vegetation in birch-spruce young the - 30, 15 and 60 % respectively.

Ключевые слова: средняя тайга, лиственные леса, напочвенный покров, фитомасса

Keywords: middle taiga, deciduous forest, ground cover, phytomass

Введение

Формирование смешанных лиственно-хвойных насаждений на значительных площадях сплошных вырубок, стало характерной особенностью северных лесов. В верхнем ярусе вторичных лесов преобладают осина и береза, под их пологом появляется ярус теневыносливых хвойных пород, преимущественно ели. На вырубках 1950-1990 гг., проведенных на территории Республики Коми сформировались производные насаждения, преимущественно елово-березовые и сосново-березо-вые. Изучение сукцессионных процессов в смешанных лиственно-хвойных лесах важно для понимания динамики таежных лесов в целом. Структура и запасы фитомассы являются наиболее важными экологическими характеристиками растительного покрова. На территории Республики Коми видовой состав и структура лиственных и лиственно-хвойных насаждений изучалась Дегтевой С.В. (2002) [1], возобновление леса и восстановление лиственных древостоев Паутовым Ю.А. и Ильчуковым С.В. (2001.) [6].

Антропогенное воздействие и последующее естественное лесовозобновление оказывает существенное влияние на состав, структуру и фитомассу растений древесного яруса и напочвенного покрова. Видовой состав напочвенного покрова после вырубки материнского древостоя формируется под воздействием множества факторов. На участках вырубки травянистые растения активно реагируют на изменение экологических условий. Оценка фи-

томассы растений имеет важное прикладное и теоретическое значение. Формирование типа насаждения на месте вырубки определяется особенностями самой рубки, характером поступившего в рубку леса, климатическими, почвенными и биотическими факторами [4;5]. Цель работы состоит в оценке запасов фитомассы и изучении основных характеристик живого напочвенного покрова лиственных фитоценозов.

Объекты и методы

Исследования смешанных лиственно-хвойных фитоценозов проводились на постоянных пробных площадях (МММ), заложенных соглано ОСТ 56-6983, в Княжпогостском районе Республики Коми (РК), в окрестностях д. Кылтово (62°19' с.ш. 50°55' в.д.). Исследуемые насаждения расположены на территории Кылтовского участкового лесничества ГУ РК «Железнодорожное лесничество» и относятся к эксплуатационным лесам. Ежегодно на территории Железнодорожного лесничества размер естественного лесовосстановления составляет 74,1% от общего количества земель нуждающихся в лесовосстановительных мероприятиях, искусственное лесовосстановление — 3,9%, комбинированное — 22 %. Естественное лесовозобновление, в большинстве случаев приводит к формированию лиственных насаждений. По состоянию на 2008 г. площадь занятая лиственными породами (преимущественно березой) составляет 29,3% от общей ле-сопокрытой площади Железнодорожного лесничества [3].

Исследования проводились в 12-летнем бере-зово-еловом молодняке разнотравном и 40-летнем березово-осиновом насаждении разнотравного типа (табл.1). Почва - торфянисто-подзолисто-гле-еватая. До вырубки на месте березово-елового молодняка и средневозрастного березово-осинового насаждения произрастали: ельник чернично-долго-мошный и ельник черничный, с составом древостоя 8Е2Б, подроста - 10Е, возраст 150-190 лет (по данным Кылтовского участкового лесничество ГУ РК «Железнодорожное лесничество»).

Таксационная хара

Древесный ярус березово-елового молодняка сложный и представлен доминирующими Betula pendula Roth., B. pubescens Ehrh., Picea obovata Ledeb., Salix sp. и Sorbus aucuparia L., а также единичными экземплярами - Populus tremula L., Pinus sylvestris L., Abies sibirica Ledeb. Древостой оси-ново-березового насаждения состоит из Populus tremula L., Betula pendula Roth., B. pubescens Ehrh., Picea obovata Ledeb., единично Abies sibirica Ledeb. В подросте обоих фитоценозов доминирует Picea obovata Ledeb. разной высоты.

Таблица 1

ристика древостоев

Состав древостоя Число деревьев, Воз- Сумма площадей сечений, м3/га Запас древесины, Средние

Тип леса Вид растущих сУхих раст, лет растущих сУхих Высота, м Диаметр, см

Березово-еловый разнотрав-ный 8Б2Еед.С ед.Ос Ель Береза Всего 255 233 488 11 11 12 12 2.50 1.56 4.06 12 7 19 0.1 0.1 7 8 11 9

Осиново-березовый разнотравно-черничный 5Ос4Б1Е ед.Пх Осина Береза Ель Пихта Всего 524 2032 699 11 3266 55 33 88 40 40 37 11.77 12.25 4.09 0.03 28.14 85 69 18 0.1 172 4 1 5 13 11 8 16 9 9 6

Подлесок в обоих фитоценозах малоразвит и состоит из Rosa acicularis Lindl., в основном высотой до 0.5 м, и единичных экземпляров Lonicera pallasii от 0.6 до 1 м высотой.

Видовое сходство между исследуемыми фито-ценозами определялось при помощи коэффициента Жаккара (Кж). Учет массы растений напочвенного покрова проводился методом укоса на площадках площадью 878.9 см2 в 20-кратной повторности.

Результаты

Видовой состав напочвенного покрова в процессе лесовозобновления, определяется типом вырубки. При этом растительный покров сплошных вырубок наиболее динамичен [5]. Формирование видового состава лиственных фитоценозов, возникающих на месте вырубок достаточно индивидуально и может определятся большим количеством факторов. В процессе лесовосстановления на вырубках в связи с изменением условий освещенности количество зеленых мхов, как правило, снижается, одним из характерных видов-индикаторов, поселяющихся на вырубках является Chamerion angustifolium (иван-чай) [2;5].

Напочвенный покров исследуемых фитоценозов довольно мозаичен. Исследуемые лесные экосистемы отличаются по видовому составу и количеству видов, формирующих напочвенный покров. Общее количество видов растений, произрастающих в исследуемых фитоценозах составляет 42, в том числе 32 вида растений напочвенного покрова (табл.2). Согласно исследований Дегтевой С.В.

(2002) [1], проведенных на всей территории подзоны северной, средней и южной тайги Республики Коми, смена пород приводит к изменению видового состава фитоценозов и в березняках послерубоч-ного происхождения количество видов может составлять до 361. По численности видов лиственные леса РК могут превышать еловые в 1.5-2 раза, при этом видовое разнообразие лиственных фитоцено-зов возрастает благодаря травянистым многолетникам [1].

Видовое сходство согласно Кж, между бере-зово-еловым молодняком и осиново-березовым фитоценозом составило 71%. Высокая степень сходства связана с тем, что эти фитоценозы произрастают на одних и тех же типах почвы.

Накопление фитомассы растениями живого напочвенного покрова осиново-березового насаждения составляет - 406.49±62.86 кг/га, березово-елового молодняка — 1950.95±220.53 кг/га (табл. 2). Среди видов доминирующих по фитомассе в напочвенном покрове исследуемых фитоценозов можно выделить: Vaccinium myrtillus L., V. vitis-idaea L., Agrostis tenuis Sibth., Geranium sylvaticum L., Chamerion angustifolium (L.) Scop., Melampyrum sylvaticum L., Solidago virgaurea L., Cirsium hetero-fillum (L.) Hill., Polytrichum commune (Hedw.) Br., Sch. Et Gmb., Plerozium schreberi (Brid.). Mitt., Hy-locomium splendens (Hedw.) Br., Sch. Et Gmb., Sphagnum magellanicum Brid. (табл.2).

Таблица 2

Фитомасса растений напочвенного покрова лиственных фитоценозов, кг/га_

Жизненная форма, вид Осиново -березовое Березово-еловый молодняк

Кустарнички (всего) 78.70±21.77 291.82±32.86

Vaccinium vitis-idaea L. 16.88±3.15 99.44±11.63

V. myrtillus L. 60.78±18.39 190.80±20.78

Linnaea borealis L. 1.04±0.23 1.58±0.45

Папоротники (всего) 11.24±5.62 -

Dryopteris carthusiana (Vill.)H.P.Fuchs. 11.24±5.62 -

Хвощи и плауны (всего) 8.24±1.81 22.20±4.12-

Equisetum sylvaticum L. 8.24±1.81 11.10±2.06

Equisetum fluviatils - 6.08±0.97

Diphasium complanatum(L.)Rothm. - 5.02±1.09

Злаки (всего) 27.79±4.09 223.74±25.40

Agrostis tenuis Sibth. 5.5±1.18 133.53±14.92

Juncus filiformis L. - 44.18±5.26

Luzula pilosa (L.) Willd. 7.59±1.12 7.29±0.79

Deschampsia caespitosa 4.08±0.88 4.12±0.63

Carex globularis L. 10.62±0.91 34.62±3.80

Травы 129.73±13.72 293.99±28.29

Ranunculus propinquus C.A.Mey. - 2.35±0.61

Rubus saxatilis L. 3.03±0.59 37.24±10.63

Oxalis acetosella L. 3.24±0.30 1.05±0.35

Chamerion angustifolium(L.)Scop. 8.24±1.34 191.33±4.73

Angelica sylvestris L. 12.54±2.65 -

Pyrola media Sw. - 0.56±0.15

Trientalis europaea L. 3.70±0.15 0.13±0.04

Melampyrum sylvaticum L. 1.61±0,23 39.95±5.24

Solidago virgaurea L. 64.49±3.96 21.38±6.54

Crepis sibirica L. 3.51±0.54 -

Hieracium umbellatum L. 4.36±0.89 -

Cirsium heterophyllum (L.) Hill. 10.81±0.64 -

Ortilia secunda (L.) House 9.10±1.28 -

Chrysosplenium alternifolium L. 5.1±1.15 -

Мхи 150.79±15.85 1119.27±129.86

Polytrichum commune Hedw. 32.62±4,74 433.84±20.10

Pleurozium schreberi (Brid.).Mitt. - 40.32±3.00

Dicranum polysetum Sw. 0.47±0.08 11.05±0.93

Hylocomium splendens (Hedw.)Br.,Sch.etGmb. 17.16±2.08 140.33±23.92

Sphagnum magellanicum Brid. 99.58±8.74 484.36±80.47

Aulucomnium palustre (Hedw.) Schwaegr. 0.96±0.21 9.37±1.44

Всего 406.49±62.86 1950.95±220.53

70 60 50 40 30 20 10 0

мхи травы кустарнички

березово-еловый молодняк ■ осиново-березовое насаждение

Рис. 1. Фитомасса растений напочвенного покрова лиственных фитоценозов для различных групп растений, % от общего запаса фитомассы напочвенного покрова

Фитомасса папоротников и хвощей не превышает 5% от общей массы растений напочвенного покрова иследуемых фитоценозов, злаков — не более 10% (табл.2). Среди доминирующих групп растений — кустарнички, разнотравье и мхи. В оси-ново-березовом насаждении на травы приходится более 40%, кустарнички — около 20%, мхи — около 40% (Рис.1). В березово-еловом молодняке соотношение несколько иное - около 30% приходится на травы, около 60% — на мхи и 15% - на кустарнички. Соотношение между значением фито-массы мхов к массе трав составляет 1:2 для бере-зово-елового молодняка и 1:1 для осиново-березового фитоценоза.

Таблица 3

Значение коэффициента вариации (СУ) показателя фитомассы растений напочвенного покрова листвен_ных фитоценозов для различных групп растений, %_

Тип насаждения Общая фитомасса Мхи Кустарнички Травы

Березово-еловый молодняк 11.3 11.6 11.3 9.6

Осиново-березовое 15.5 10.5 27.7 10.6

Для оценки вариабельности фитомассы в пределах исследуемых фитоценозов применен коэффициент вариации (СУ). Представленные данные указывают на относительную устойчивость исследуемых фитоценозов по показателю фитомассы напочвенного покрова (табл.3). Если в целом фитомасса напочвенного покрова исследуемых фитоце-нозов варьирует в небольших пределах, то для отдельных групп растений она может изменяться в более широких пределах. Можно отметить устойчивость фитомассы мохового покрова исследуемых фитоценозов.

Известно, что при определенных лесорасти-тельных условиях в процессе лесовосстановления некоторые виды кукушкиного льна и сфагнума могут заменять зеленые мхи, доминирующие в ельниках до вырубки. Это связано с тем, что зеленые мхи менее устойчивы к изменению условий освещенности [5]. Так, для березово-елового молодняка нами отмечены небольшие переувлажненные участки на месте трелевочных волоков, на которых доминирующее положение занимают сфагновые мхи. Варьирование фитомассы кустарничков в березово-ело-вом молодняке ниже, чем в осиново-березовом фитоценозе. Высокий показатель коэффициента вариации для фитомассы кустарничков осиново-бе-резового фитоценоза (27,7%), указывает на возможность изменения доли участия кустарничков в общей фитомассе напочвенного покрова в связи с формированием второго яруса из ели и последующим изменением светового режима в процессе сук-цессионного развития.

Полученные результаты указывают, что видовой состав и фитомасса растений напочвенного покрова лиственных фитоценозов, сформированных в процессе антропогенной сукцессии на месте вырубки ельников различается и определяется составом, возрастом древостоя и этапом сукцессионого развития.

Список литературы

1. Дегтева С.В. Лиственные леса подзон южной и средней тайги Республики Коми. Автореф. дисс. на соиск. ученой степени доктора биол. наук. 2002. 37 с.

2. Ильчуков С.В. Динамика структуры лесного покрова на сплошных вырубках. Екатеринбург: УрО РАН, 2003. - С. 120.

3. Лесохозяйственный регламент ГУ «Железнодорожное лесничество» Комитета лесов Республики Коми, 2008 по www.komles.rkomi.ru

4. Лейнонен Т., Туртайнен Т., Сиеккинен А. Лесовосстановление на Северо-западе России и сравнение с Финляндией. Йоэнсуу.: Научно-исследовательский институт леса Финляндии. 2009. - 36 с.

5. Мелехов И.С. К типологии концентрированных вырубок в связи с изменениями в напочвенном покрове // Концентрированные рубки в лесах Севера (Сборник статей). Изд-во АН СССР. М.: 1954. - С. 110-125.

6. Паутов Ю.А., Ильчуков С.В. Пространственная структура производных насаждений на сплошных концентрированных вырубках в Республике Коми //Лесоведение, 2001. №2. С. 27-32.