Научная статья на тему 'Морфологическое состояние деревьев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris I.) в лесных культурах Уральского региона'

Морфологическое состояние деревьев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris I.) в лесных культурах Уральского региона Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
352
67
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
сосна обыкновенная / Лесные культуры / дерево / морфология / Scotch pine / Forest plantation / Tree / morphology

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Ермакова М. В.

Представлены результаты исследований морфологического состояния деревьев сосны обыкновенной I класса возраста в лесных культурах Уральского региона. Деревья распределялись по категориям: 1) без нарушений; 2) с нарушением моноподиальности ствола; 3) с нарушением одноствольности ствола. Показано, что на появление нарушений морфологии ствола оказывает влияние антропогенный фактор.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The outcomes of researches of a morphological state of trees of a pine ordinary I of the class of age in forest plantations of the Ural region represented. The trees were arranged on categories: 1) without violations; 2) with violation monopodiai of a trunk; 3) with violation one-trank of a tree. Is shown, that on appearance of violations of morphology of a trunks renders influence the anthropogenous factor.

Текст научной работы на тему «Морфологическое состояние деревьев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris I.) в лесных культурах Уральского региона»

Лесное хозяйство

ния в них рубок.

Для проверки этого тезиса нами был проведен эксперимент, при котором за сезон до проведения рубок была осуществлена минерализация поверхности почвы. Затем при рубке полнота снижалась до 0,5. При этом на минерализованных полосах через год после создания зафиксировано до 150 тыс. шт./га минерализованной части, то есть при расстоянии между бороздами 3 м среднее количество всходов достигает 40 тыс. шт./га выдела (делянки).

При сохранении даже части этих всходов можно ожидать, что возобновление леса на этих участках пройдет успешно.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что проведение рубок обновления площадковым способом без предварительного содействия естественному возобновлению лесозаготовитель вынужден проводить на данных участках работы по созданию лесных культур, которые являются весьма трудозатратными (рис. 2), дорогостоящими (табл. 1) и при отсутствии агротехнических уходов, прежде всего, отмершего живого напочвенного покрова, не всегда эффективными. Выходом из данного положения служат рубки с равномерным изреживанием, но с содействием естественному возобновлению за несколько лет до проведения рубок.

В зависимости от густоты культур,

а, следовательно, и от степени про-

Таблица 1

Плановая калькуляция технологической себестоимости создания лесных культур и минерализации почвы, руб./га

Статьи расходов Создание лесных культур Минерализация почвы

ручной способ механизированный способ

С. яг. С. ртр. С. яг. р. т С.

Основная и дополнительная заработная плата основных и вспомогательных рабочих 1184,0 2657,9 1380,7 1702,0 39,3

Отчисления на социальные нужды 310,2 696,4 361,7 445,9 10,3

Стоимость содержания машин и механизмов 1822,4 3018,8 3223,1 6356,8 830,6

Стоимость посадочного материала 9100,0 9100,0 9100,0 9100,0 -

Прочие расходы 59,2 132,9 69,0 85,1 2,0

Всего 12475,8 15606,0 14134,5 17689,8 882,2

никновения света к поверхности почвы резко меняется степень покрытия ее живым напочвенным покровом. Так, для снижения отрицательного влияния травянистой растительности на культуры в технологическую себестоимость их создания включены и затраты на проведение агротехнических уходов. Густота лесных культур при расчете себестоимости на их создание была принята согласно «Рекомендациям» [5], а также правилам лесовосстановления [6].

По данным таблицы видно, что зат-

раты на лесовосстановление при проведении нашего эксперимента, который заключался в минерализации почвы за сезон до рубки, во много раз ниже, чем на создание лесных культур. При этом эффект от создания лесных культур через несколько лет, возможно, будет намного ниже, чем при проведении минерализации почвы. А создание лесных культур необходимо лишь на тех участках, где лесовосстановление естественным путем или при помощи мер содействия не может быть обеспечено.

Литература

Агроклиматический справочник по Свердловской области. Л. : Гидрометеоиздат, 1962. 162 с.

Природные условия и естественные ресурсы СССР // Урал и Приуралье. М. : Наука, 1968. 462 с.

Наставления по рубкам ухода в лесах Урала. М., 1994. 104 с.

ОСТ 56-99-93. Культуры лесные. Оценка качества. М., 1993. 38 с.

Рекомендации по лесовосстановлению и лесоразведению на Урале / В. Н. Данилик, Р. П. Исаева, Г. Г. Терихов, И. А. Фрейберг, С. В. Залесов, В. Н. Луганский, Н. А. Луганский. Екатеринбург : Урал. ГЛТА, 2001. 117 с.

6. Правила лесовосстановления : утв. пр. МПР России от 16 июля 2007 г. № 183.

МОРФОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ДЕРЕВЬЕВ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ (PINUS SYLVESTRIS L.) В ЛЕСНЫХ КУЛЬТУРАХ УРАЛЬСКОГО РЕГИОНА

М.В. ЕРМАКОВА,

кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник, Ботанический сад УрО РАН, г. Екатеринбург

Ключевые слова: сосна обыкновенная, лесные культуры, дерево, морфология.

В основе исследования морфологии лесных сообществ лежит изучение многомерной структуры древостоев, в которых каждое конкретное дерево представляет собой элементарную функциональную единицу. Соответственно, индивидуальные морфологические особенности отдельной особи (дерева) оказывают определенное специфическое влияние на общую структуру дендроце-

ноза. Уровень влияния в значительной степени обусловливается количественной численностью особей с теми или иными морфологическими особенностями. Ранее нами было установлено [1], что в искусственных и естественных дендроценозах сосны I класса возраста встречаются деревья с различными морфологическими отклонениями от архитектурной модели рода Р1пиэ, вызван-

ными воздействием биотических и абиотических факторов. Разные морфологические нарушения специфически сказываются на характеристиках изменения базисной плотности по стволу дерева. Наибольшее негативное влияние оказывает нарушение одностволь-ности в центральной части ствола. Оно чаще всего оказывается стабильным и в последующем сохраняется.

Scotch pine, forest plantation, tree, morphology.

Таблица 1

Таксационная характеристика пробных площадей по лесорастительным __________________________ районам__________________________________

1= 1= О! И Возраст, лет Тип леса Размещение посадочных мест, м Сохранилось деревьев на момент учета от общего количества высаженных Средние, см Качество культур при переводе в лесопокрытую площадь

% количество, тыс. шт. на 1 га Д 1,3 М Н

Экотоп всего в том числе

основной посадки допол- нения

Лесостепной западносибирский

1 12 С зл. ртр. вырубка 0,5х2,6 66,3 5,04 3,87 1,17 4,5 370,8 1 класс

2 9 С бр. ч. вырубка 0,6х2,3 65,5 4,70 1,48 3,22 2,6 248,8 1 класс

3 8 С бр. ч. вырубка 0,5х2,9 82,3 5,60 4,61 0,99 2,3 227,7 1 класс*

Лесостепной зауральский сосново-березовый

4 12 Б ртр.зл. вырубка 0,5х2,9 51,2 3,48 2,52 0,96 5,1 376,0 1 класс

5 14 С бр. ч. вырубка 0,7х2,7 83,7 4,42 4,42 - 8,5 580,2 1 класс*

Южнотаежный зауральский сосновый

6 12 С яг. гарь-вырубка 0,5х4,1 55,9 2,68 2,68 - 5,4 403,9 2 класс

7 12 С яг. гарь-вырубка 0,5х3,5 57,8 3,35 3,35 - 5,1 393,9 1 класс

8 12 С ртр. гарь-вырубка 0,6х6,2 43,8 1,17 1,17 - 3,7 329,3 некачествен- ные

9 10 С ртр. вырубка 0,5х3,7 65,6 3,54 3,54 - 3,5 297,8 2 класс

10 9 С тр. вырубка 0,5х3,4 59,7 3,47 3,47 0,40 3,1 233,2 1 класс

11 5 С орл. вырубка 0,5х3,8 83,3 4,33 4,33 - - 88,5 прогноз - 1 класс

12 10 С ртр. вырубка 0,6х4,2 35,3 1,42 1,42 1,42 3,0 251,0 некачествен- ные**

Южнотаежный горноуральский пихтово-еловый

13 10 С яг. вырубка 0,5х4,0 41,3 2,96 2,07 0,89 (ель) 4,8 355,7 2 класс

14 12 Е-С яг. тех. отвалы*** 0,6х2,3 44,4 3,19 3,19 - 5,2 378,6 1 класс

Примечание: * - культуры отличного состояния; ** - культуры на ПП 12 в первые 1-3 года пребывания на площади были значительно уничтожены вследствие несанкционированного выпаса скота; *** - тех. отвалы (культуры созданы на выровненных площадках дражных отвалов).

Таблица 2

Характеристика морфологического состояния деревьев сосны на ПП по лесорастительным районам

№ ПП Распределение по группам, %

нормальные аномальные (А)

Н Не всего (Н+Нс)

Лесостепной западносибирский

1 49,0 34,9 83,9 16,1

2 52,7 32,5 85,2 14,8

3 64,0 26,5 90,5 9,5

В среднем 55,2 31,3 86,5 13,5

Лесостепной зауральский сосново-березовый

4 60,4 21,7 82,1 17,9

5 63,9 23,1 87,0 13,0

В среднем 62,2 22,4 84,6 15,5

Южнотаежный зауральский сосновый

6 76,0 12,0 88,0 12,0

7 68,0 23,3 91,3 8,7

8 77,7 13,6 91,3 8,7

9 65,2 20,0 85,2 14,8

10 55,7 28,4 84,1 15,9

11 74,3 17,1 91,4 8,6

12 64,0 24,0 88,0 12,0

В среднем 68,7 19,8 88,5 11,5

Южнотаежный горноуральский пихтово-еловый

13 64,3 20,8 85,1 14,9

14 79,0 13,0 92,0 8,0

В среднем 71,7 16,9 88,6 11,5

Лесное хозяйство

Значительно меньшее влияние оказывает смена побега (единичное нарушение моноподиальности) или нарушение одноствольности в нижней или самой верхней части ствола. Нарушение одноствольности в верхней части ствола, по нашим наблюдениям, чаще всего впоследствии трансформируется в нарушение моноподиальности, когда один из нескольких побегов занимает место главного. Нарушение одноствольности в самой нижней части ствола характеризуется наличием второго побега, который резко отличается от основного по размерам. Такие деревья по своим характеристикам внешнего облика и изменения базисной плотности древесины в продольном направлении по стволу более близки к особям, у которых отсутствуют морфологические нарушения (то есть нормальным).

Продолжением этих исследований стало изучение встречаемости деревьев сосны с различными морфологическими нарушениями в лесных культурах Уральского региона.

Цель и методика исследований

Задача данного исследования заключалась в изучении в лесных культурах количества деревьев сосны с установленными морфологическими нарушениями. Кроме того, количественная оценка встречающихся в искусственных насаждениях морфологических нарушений ствола может стать основой при оценке повреждений сосны при иных антропогенных и техногенных воздействиях.

Исследования проведены в 20072008 годах в различных природно-климатических условиях Уральского региона: лесостепном западносибирском (Курганская область), лесостепном зауральском сосново-березовом, южнотаежном зауральском сосновом и южнотаежном горноуральском пихтово-еловом (Свердловская область) лесорастительных районах [2]. Пробные площади (ПП) закладывались в культурах разного возраста и качества в различных экотопах [3] и типах леса [4]. Качество культур определялось в соответствии с требованиями ОСТа [5].

Участки, где были заложены ПП, кроме того, отличались между собой по уровню посещаемости населением. Этот фактор оценивался по удаленности участка от населенных пунктов, наличию троп, остатков костров, состоянию травяного покрова в междурядьях и т.д. и отмечался в учетных ведомостях.

На каждой ПП закладывался участок длиной 20 м. Ширина его определялась размерами междурядий и количеством рядов культур, обеспечивающих наличие не менее чем 100 деревьев. У каждого дерева измерялись биометрические показатели: диаметр на высоте груди (Д13 м, см), высота (Н, см). Подробно изучались побеги за каждый год, что связано с тем, что такое нарушение, как смена осевого побега, довольно заметное в первые 1-2 года, затем становит-

Лесное хозяйство

6,00 -1

1 г 3 4 5 6 7 8 9 10 1 1 12 13 14

N2 ПП

□ Н И Не ■ А

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рисунок 1. Распределение имеющихся на ПП деревьев по группам

Таблица 3

Средние по всем ПП характеристики распределения деревьев по

Группа М±т 0 V, %

Н 65,3±2,44 9,16 14,03

Нс 22,2±1,85 6,94 31,23

А 12,5±0,89 3,32 26,65

Примечание: М - среднее; т - ошибка среднего; у - дисперсия; V - коэффициент вариации.

Таблица 4

Краткая характеристика объединений ПП лесных культур

№ кластера ПП Количество, та с. шт. на 1 га Распределение по группам Сгпіп-та^, 46 Посещаемость населением

Н Но д

1 е. 8,11,14 1,17-4,33 740-700 120-17,1 8,0-12,0 незначительная

2 3,7 3,36-5,60 &40630 230-26,5 8,79,5 периодическая

3 1.2,10 3,^-5,04 49055,7 23,434,9 148-10.1 значительная

4 4,5, 9, 12, 13 1.Ф4.Ф 60.4Є52 20024,0 12,0-17.9 интенсивная

: ! : !.' : ' і :

ич, і і і і

" 1 ' \ 1 ^ ■ і _ . і - в - - ^ і ! ї’ .. \

и 3 'П-У Ч» 1

.’і

-а.п -1£ -а.Е (10 П.Б Н.О -1,5 з.о

гїтипштйлиню шеедшыты I

Рисунок 2. Распределение ПП в двухмерном пространстве

ся слабо различимым при беглом визуальном осмотре.

Все изученные деревья сосны на ПП распределялись по трем группам: 1 -нормальные, без морфологических нарушений (Н); 2 - с единичной сменой осевого побега в различных частях ствола или с нарушением одноствольности в самой нижней или верхней части ствола преимущественно вследствие отмирания или остановки роста центральной почки, когда один из боковых побегов занимает место главного (Не); 3 - аномальные (многовершинные) с нарушением одноствольности в результате гибели центральной почки и повреждения осевого побега (А), когда место главного занимают два и более побега приблизительно одинаковых размеров.

Результаты иееледований

Согласно полученным данным (табл.

1, 2 и рис. 1), на всех ПП, расположенных в довольно широком спектре условий произрастания, возраста и состояния лесных культур, наибольшей по численности (49,0-79,0% от общего количества деревьев) была группа без морфологических нарушений (Н), второй по численности - группа Не (13,0-34,9%), а деревьев с сильными морфологическими нарушениями (группа А) было меньше всех (8,0-17,9%). По общей численности группы Н и Не, то есть деревья без нарушения одноствольности, составляли подавляющее количество на всех ПП (82,1-92,0%).

На настоящий момент не выявлено какой-то определенной связи между соотношением по группам, количеством высаженных и сохранившихся деревьев и условиями их произрастания.

Согласно усредненным данным (табл. 3), по всем ПП менее всего варьировало (в процентном отношении) количество деревьев группы Н - средний уровень изменчивости [6]. По группе А уровень изменчивости был повышенным, а в группе Не - высокий. Естественно предположить, что определенное влияние на изменение соотношения количества деревьев разных групп может оказывать и антропогенный фактор. При помощи многомерных методов анализа по общему количеству деревьев (тыс. шт на 1 га) и их распределению по группам (в %) все ПП распределились на 4 кластера (табл. 4, рис. 2).

Полученные данные по влиянию антропогенной нагрузки на изменение количества деревьев с морфологическими нарушениями носят пока предварительный характер. Исследование интенсивности антропогенной нагрузки

- отдельный раздел исследований, но, на наш взгляд, полученные нами данные позволяют сделать предположение о негативном влиянии этого фактора на общее морфологическое состояние насаждений. Подтверждением этому может служить и ПП 14, расположенная в отдаленном достаточно труднодоступном районе и поэтому мало посещаемая.

Именно на этой ПП по сравнению с остальными отмечен наименьший процент деревьев группы А (8,0%) и наибольший

- группы Н (79,0).

Что касается деревьев группы А, то, на наш взгляд, их незначительное количество по сравнению с другими группами можно также объяснить тем, что при получении сильных травм осевого побега, например, под действием снега и других факторов, некоторая часть деревьев попросту отмирает.

Предварительные исследования, проведенные в естественных молод-няках сосны I класса возраста в южнотаежном зауральском сосновом лесорастительном районе, показали, что в

них наблюдается подобное лесным культурам соотношение деревьев разных морфологических групп. На участке естественного молодняка возрастом 10-12 лет и густотой 71,3 тыс. шт. на 1 га деревья по морфологическим группам распределись следующим образом: Н - 47,4%, Не - 42,1%, А - 10,5%. Общее количество деревьев без нарушения одноствольности (Н+Не) составило 89,5%. Эти данные показывают, что и в естественных молодняках происходят процессы морфологических нарушений, подобные тем, что встречаются в лесных культурах, и вопрос этот также требует дополнительных исследований.

Лесное хозяйство

Выводы

1. Деревья с различными морфологическими нарушениями присутствуют в искусственных насаждениях сосны I класса возраста независимо от условий произрастания, качества лесных культур и времени пребывания на лесокультурной площади.

2. Независимо от общего количества

деревьев на лесокультурной площади подавляющую часть их составляют деревья без нарушения одноствольности.

3. Деревья с нарушением одно-ствольности имеют значительно меньшую представленность в общем количестве деревьев в лесных культурах.

4. На общее количество морфологических нарушений у деревьев, веро-

ятно, оказывает дополнительное влияние антропогенный фактор.

В естественных молодняках сосны I класса возраста также присутствуют деревья с морфологическими нарушениями ствола в количествах, подобных тем, что выявлены в лесных культурах, и этот вопрос требует дополнительных исследований.

Литература

1. Ермакова М. В. Характеристика деревьев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) I класса возраста с пороками формы ствола // Аграрный вестник Урала. 2008. № 12. С. 81-84.

2. Руководство по проведению лесовосстановительных работ в государственном лесном фонде Урала. М. : Лесная промышленность, 1968. 101 с.

3. Санников С. Н Об экологических рядах возобновления и развития насаждений в пределах типов леса // Лесообразовательные процессы на Урале : тр. ин-та экологии растений и животных. 1970. Вып. 67. С. 175-181.

4. Колесников Б. П., Зубарева Р С., Смолоногов Е. П. Лесорастительные условия и типы лесов Свердловской области : практическое руководство. Свердловск : УНЦ АН СССР, 1974. 176 с.

5. ОСТ 56-99-93. Культуры лесные. Оценка качества. М. : ВНИИЦлесресурс, 1994.

6. Мамаев С. А. Формы внутривидовой изменчивости древесных растений (на примере семейства Pinaceae). М. : Наука, 1973. 284 с.

СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ ЛЕСОПАРКОВ Г. ЕКАТЕРИНБУРГА

С.В. ЗАЛЕСОВ,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, проректор,

Уральский ГЛТУ Е.В. КОЛТУНОВ,

доктор биологических наук, профессор,

Ботанический сад УрО РАН, г. Екатеринбург

Ключевые слова: тяжелые металлы, почвы, городские лесопарки.

Высокий промышленный потенциал г. Екатеринбурга и доминирование предприятий металлургического профиля, а также наличие большого количества таких же предприятий в городах-спутниках обусловливает высокий уровень техногенного загрязнения не только городской среды в целом, но и городских древесных насаждений и почвы, городских лесопарков и пригородных лесов. В сочетании с высоким уровнем рекреационного воздействия вследствие расширения коттеджного строительства, а также интенсивного использования рекреантами лесопарков города для сбора грибов, ягод и прогулочного отдыха промышленные поллютанты оказывают отрицательное воздействие на все компоненты насаждений, приводя к ослаблению роста деревьев и развитию инфекционных болезней [1-3].

Вместе с тем, уровни техногенного загрязнения лесопарков г. Екатеринбурга до настоящего времени остаются малоизученными [4]. Ранее нами были исследованы количественные уровни техногенного загрязнения тяжелыми металлами почвы и хвои в лесопарках им. Лесоводов России и Юго-Западном [1, 2], а также установлена взаимосвязь техногенного загрязнения и рекреации с пораженностью сосны обыкновенной корневыми и стволовыми гнилями [2, 3]. В данной статье объектом изучения были Шарташский и Нижне-Исетский городские лесопарки.

Материалы и методы исследования

Отбор почвенных образцов для изучения уровней техногенного загрязнения лесопарков тяжелыми металлами проводился общепринятыми методами из горизонта А1. Для анализа образцы высушивали, затем проводили сжигание и озоление. Для изучения содержания валовых форм тяжелых металлов использовался метод экстракции в соляной кислоте. Для изучения содержания подвижных форм тяжелых металлов использовался метод экстракции проб почв аммонийно-ацетатным буфером. Непосредственное определение содержания тяжелых металлов в пробах проводили методом атомно-адсорбционной спектрофотометрии. По каждому из лесопарков отбирали не менее 30 проб почв и хвои.

Результаты исследований

Как показали результаты исследований загрязнения почв Шарташского лесопарка тяжелыми металлами, наиболее высокими показателями характеризуется содержание валовых форм меди. Оно составляет 88,8 мг/кг и превышает ПДК в 1,62 раза (табл.). Показатели содержания цинка (валовых форм) составили в среднем 160,0 мг/кг, что превышало ПДК в 1,6 раза. Содержание кадмия в почвах этого лесопарка также оказалось высоким - 1,3 мг/кг, что, по одним данным, выше ПДК на 30%, по дру-

гим - ниже ПДК [5-7]. Однако содержание подвижных форм кадмия (1,8 мг/кг) в 9 раз превышает ПДК для этого элемента. В почве Шарташского лесопарка достаточно высоко содержание валовых форм марганца (1300 мг/кг). Несмотря на то, что содержание этого элемента ниже ПДК, следует отметить сложность установления причин его накопления. Ряд авторов считает, что в условиях лесных фитоценозов высокое содержание марганца не обязательно обусловлено его техногенным происхождением и его накопление, возможно, объясняется биологическими причинами [8].

Среднее содержание свинца (валовые формы) в верхних горизонтах почв составляло 18,0 мг/кг. По одним показателям, это ниже ПДК, по другим

- почти равно ПДК [5-7]. Подвижных форм этого элемента в пробах почв не было обнаружено. Учитывая, что содержание валовых форм свинца в 60 раз превышает кларковый уровень этого элемента для почв Урала [8], можно объяснить его техногенное происхождение в почвах лесопарка только выбросами автотранспорта.

Содержание железа в пробах почвы не превышало 1300 мг/кг. Содержание валовых форм никеля составляло 40,2 мг/кг, что ниже ПДК для этого элемента более чем в 2 раза.

Наиболее высокие концентрации подвижных форм тяжелых металлов были у тех же элементов, которые превышали ПДК в валовых формах. По содержанию подвижных форм меди (7,0

Heavy metals, soils, forest parks.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.