CC BY
59
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОДУКТИВНОСТИ СОСНОВЫХ ДРЕВОСТОЕВ В РАЗНЫХ ТИПАХ СЕВЕРОТАЕЖНЫХ БОЛОТ
Наталья Геннадьевна Коронатова
Институт почвоведения и агрохимии СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, 8/2, кандидат биологических наук, научный сотрудник, тел. (383)363-90-18, e-mail: [email protected]
Елена Владимировна Миляева
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, старший преподаватель, тел. (383)361-08-86, e-mail: [email protected]
В статье описана методика оценки запасов фитомассы и надземной первичной продукции для болотных сосняков. Были исследованы древостои на рямах и грядах выпуклых олиготрофных болот и на мерзлотном плоскобугристом болоте в пределах северной тайги Западной Сибири. Показано, что на плоскобугристом болоте продуктивность отдельных сосен выше, чем на рямах и грядах, но при пересчёте на площадь поверхности болота продуктивность оказывается ниже. Вклад одревесневших частей болотных сосняков в общий запас нефотосинтезирующей фитомассы составил около 40%, а вклад остальных фракций и надземной продукции сосен в общие запасы и продукцию болот - незначителен.
Ключевые слова: болотный сосняк, запасы фитомассы, надземная первичная продукция, выпуклое олиготрофное болото, плоскобугристое болото, северная тайга, Западная Сибирь.
ESTIMATION OF PRODUCTIVITY OF PINE TREES IN DIFFERENT MIRE TYPES IN NORTHERN TAIGA
Natalia G. Koronatova
Institute of Soil Science and Agrochemistry, SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, 8/2 Ak. Lavrentyev prosp., PhD, research fellow, tel. (383)363-90-18, e-mail: koronatova@i ssa.nsc.ru
Elena V. Milyaeva
Siberian State Academy of Geodesy, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., senior lecturer, tel. (383)361-08-86, e-mail: [email protected]
The method of evaluation of standing crop and above-ground primary production of bog pines is described in the paper. The bog pines in raised bogs, ridges and palsa were investigated in northern taiga of Western Siberia. On the one hand, the productivity of individual trees in the palsa is higher in comparison with raised bogs and ridges, and on the other hand the productivity of pines in palsa is lower if it calculated on mire surface area. Woody stems of pines contributed about 40% in the total non-photosynthetic phytomass of these mires, and the contribution of other fractions of phytomass and above-ground primary production in total mire productivity is lacking.
Key words: bog pine, standing crop of living phytomass, above-ground primary production, oligotrophic mire, palsa, northern taiga, Western Siberia.
Изучение продуктивности болотных сосняков является одной из задач в рамках общей проблемы изучения продуктивности западносибирских болот. В северной тайге Западной Сибири сосуществуют два типа болот: мерзлотные бугристые болота, которые распространяются далее на север в лесотундровую зону, и выпуклые олиготрофные болота без многолетней мерзлоты, широко распространённые южнее, в средней и южной подзонах тайги. К выпуклым олиготрофным болотам, на которых встречается древесный ярус, относятся сосново-кустарничково-сфагновые болота (рямы) и комплексные грядово-мочажинные, грядово-озерково-мочажинные и грядово-озерковые болота, где деревья выживают в наиболее повышенных экосистемах - грядах. Мерзлотные бугристые болота представлены двумя вариантами: плоскобугристыми и крупнобугристыми, на которых изредка встречаются отдельно стоящие деревья [Романова, 1985]. В данной работе будет рассмотрена продуктивность болотных сосняков, которые растут на рямах и грядах выпуклых олиготрофных болот и на плоскобугристом болоте в пределах северной тайги Западной Сибири.
Исследование проводили близ г. Ноябрьска, на рямах болота Пограничное, рямах и грядах болота Западно-Ноябрьское и на плоскобугристом болоте Тету-Мамонтотяй (табл. 1). На исследованных болотах сосна обыкновенная была представлена формой Ріпш sylvestris L. £ litwinowii Sukacz., которой характерна карликовость: высота деревьев составляет 2-4 м [Сукачев, 1973]. Низкорослость болотных сосняков не позволяет применять те методы оценки продуктивности, которые приняты в лесоведении, и в данном исследовании они были модифицированы.
Таблица 1
Характеристика сосновых древостоев на ключевых участках
Название болота Экосис тема Координаты Численнос ть сосен, тыс.шт/га Численнос ть сухостоя, тыс.шт/га Средняя высота сосен, см Средний диаметр сосен, мм
Погранич ное рям 62°58’ с.ш., 75°11’ в.д. 4.2 0.3 90 18
Западно- Ноябрьск ое рям 63°20’ с.ш., 75°21’ в.д. 6.2 0.8 90 18
гряды 63°20’ с.ш., 75°22’ в.д. 2.5 0.5 140 30
Тету- Мамонтот яй бугор 63°13’ с.ш., 75°43’ в.д. 0.5 0.05 87 27
На рямах выделяли учётные площадки размером 10 х 10 м, а на грядах, которые имеют небольшую площадь и вытянутую форму, измеряли их площадь или выделяли по 7 площадок размером 1.5 х 10 м. На мёрзлотном болоте была выделена площадка 200 м2. На учётных площадках учитывали
все деревья, их высоту, диаметр и возраст. Работу проводили в конце августа или сентябре, когда вегетация растительности уже заканчивается.
Определение продуктивности болотных сосняков проводили методом модельных деревьев. Для этого на каждом ключевом участке отбирали от 4 до 9 модельных деревьев с диаметром ствола у мохового покрова от 2 до 30 мм (табл. 2). Модельные деревья срезали на уровне мохового покрова, а также извлекали ствол, погружённый в моховой очёс. Камеральная обработка заключалась в разделении деревьев на фракции хвои, побегов и ствола. Хвоя и побеги в свою очередь делили на прирост текущего года и приросты предыдущих лет. Фракции высушивали и взвешивали.
Таблица 2
Характеристика модельных деревьев
Do, мм н, см Масса в возд. сух. состоянии, г
Хвоя Побеги Ствол
1 г 2 г 3 г 4 и > лет 1 г 2 г 3 г 4 и > лет над мхом под мхом
Рямы и гряды выпуклых олиготрофных болот
2 10 0.02 0.10 0.08 0.11 + 0.02 0.02 0.01 0.20 0.23
3 23 0.08 0.25 0.14 0.42 0.02 0.03 0.03 0.06 0.84 0.94
4 11 0.02 0.12 0.05 0.18 0.01 0.01 0.01 0.04 0.29 0.58
5 26 0.20 0.78 0.51 0.36 0.07 0.11 0.12 0.11 1.56 2.20
6 25 0.25 0.81 0.80 0.75 0.08 0.14 0.18 0.13 2.13 3.77
7 46 0.54 1.71 1.31 2.12 0.20 0.26 0.35 1.13 5.54 2.85
8 34 0.12 1.18 1.96 1.22 0.03 0.21 0.35 1.43 5.74 14.72
9 42 0.74 1.91 1.65 1.71 0.27 0.32 0.43 0.33 6.97 4.89
9 86 0.95 2.65 2.33 3.60 0.31 0.44 0.53 2.54 15.48 5.88
10 60 0.99 3.35 2.23 6.76 0.14 0.44 0.42 5.61 13.48 29.28
11 82 1.14 3.66 0.52 3.69 0.46 0.64 0.73 5.43 18.34 45.64
12 68 2.08 4.34 2.77 4.68 0.76 0.90 0.96 1.11 30.10 19.15
13 84 1.17 3.86 4.12 7.91 0.51 0.66 0.93 9.32 30.76 73.17
15 115 3.27 9.86 9.36 17.58 1.38 2.13 2.34 20.90 64.56 48.72
20 106 4.51 7.52 6.56 17.11 1.04 1.44 1.56 29.94 75.58 82.50
21 90 4.77 11.49 8.06 8.51 2.08 2.42 2.37 2.21 70.84 21.29
25 125 4.37 21.38 16.19 13.32 1.94 2.95 3.22 2.72 164.4 126.27
Плоскобуг1 ристое болото
4 15 0.43 0.34 0.19 + 0.07 0.06 0.05 0.05 0.59 1.71
6 42 1.77 1.08 1.18 + 0.26 0.26 0.40 0.38 5.17 3.61
20 83 16.01 9.27 19.72 5.24 2.92 1.98 3.89 20.92 10.49 48.66
30 145 41.14 4.60 26.97 8.93 5.56 5.12 6.41 83.42 260.0 128.01
Фитомассу разных фракций аппроксимировали в зависимости от диаметра ствола степенными уравнениями для деревьев с диаметром ствола до 25 мм (табл. 3) и полиномиальными уравнениями второй степени для деревьев с диаметром ствола более 25 мм (табл. 4). Фитомассу сосен на плоскобугристом болоте аппроксимировали только полиномиальными уравнениями второй степени. Уравнения подбирали отдельно для деревьев,
3
отобранных на выпуклых олиготрофных болотах и на мерзлотном плоскобугристом болоте. Надземную первичную продукцию определяли как сумму запасов фотосинтезирующей фитомассы (хвои) и побегов текущего года. Радиальный прирост не определи.
Таблица 3
Характеристика уравнений зависимости фитомассы деревьев от диаметра ствола для сосен с диаметром ствола у поверхности мха более
25 мм
2
(у = ах + Ьх + с)
Фракция фитомассы Коэффициент Достоверность аппроксимации К2
а Ь с
Рямы и гряды выпуклых олиготрофных болот
Хвоя текущего года 0.0088 0.1857 -1.5835 0.947
Побеги текущего года 0.0021 0.0445 -0.2990 0.964
Хвоя прошлого года -0.0006 0.8909 -4.6946 0.960
Побеги прошлого года -0.0012 0.2040 -1.1216 0.900
Хвоя трёхлетняя 0.0023 0.8340 -5.1336 0.923
Побеги трёхлетние -0.0019 0.2586 -1.4534 0.828
Хвоя четырёх и более лет -0.0004 1.1179 -4.7503 0.954
Побеги четырёх и более лет -0.0257 6.1623 -45.164 0.692
Ствол над моховым покровом 0.3098 -2.0588 4.4121 0.942
Ствол под моховым покровом 0.0926 2.1588 -8.6125 0.699
Плоскобугристое болото
Хвоя текущего года 0.0590 -0.4611 1.8141 0.999
Побеги текущего года 0.0033 0.0998 -0.4164 1.000
Хвоя прошлого года 0.0374 -0.3507 1.4554 0.999
Побеги прошлого года 0.0074 -0.0613 0.2643 0.999
Хвоя трёхлетняя -0.0187 1.7046 -7.2438 0.996
Побеги трёхлетние 0.0005 0.2305 -0.9336 1.000
Хвоя четырёх и более лет 0.0017 0.2972 -1.4963 0.996
Побеги четырёх и более лет 0.1896 -3.3015 11.625 0.999
Ствол над моховым покровом 0.9300 -22.236 88.259 0.990
Ствол под моховым покровом 0.1921 -1.7005 6.0914 1.000
Таблица 4
Характеристика уравнения зависимости фитомассы деревьев от диаметра ствола для сосен с диаметром ствола у поверхности мха менее
25 мм (у = ахЬ)
Фракция фитомассы Коэффициент Достоверность аппроксимации К2
а Ь
Хвоя текущего года 0.0037 2.2990 0.862
Побеги текущего года 0.0006 2.5087 0.778
Хвоя прошлого года 0.0180 2.1636 0.941
Побеги прошлого года 0.0022 2.2994 0.905
Хвоя трёхлетняя 0.0113 2.2254 0.854
Побеги трёхлетние 0.0024 2.3191 0.898
Хвоя четырёх и более лет 0.0187 2.3160 0.914
Побеги четырёх и более лет 0.0031 3.0247 0.918
Ствол над моховым покровом 0.0206 2.7930 0.950
Ствол под моховым покровом 0.0406 2.5128 0.869
На рямах и грядах сосняки разновозрастные, самой многочисленной группой была генерация 20-60-летних деревьев, также была велика доля молодняка до 20 лет. На плоскобугристом болоте возраст деревьев варьировал от 20 до 35 лет, молодняк отсутствовал.
Результаты исследования показали, что продукционные характеристики сосен, которые растут на плоскобугристом болоте, выше по сравнению с соснами, которые растут на грядах и рямах (см. табл. 3). Так, при сравнении запасов фитомассы у модельных деревьев с одним и тем же диаметром ствола оказывается, что на плоскобугристом болоте они всегда в несколько раз превышают эти же характеристики у моделей с рямов и гряд. В то же время при расчёте показателей продуктивности на единицу площади, что принято в экологических исследованиях, выяснилось, что сосновый древостой на плоскобугристом болоте имеет меньшие значения продуктивности по сравнению с сосняками рямов и гряд (табл. 5), что связано с его редкостойностью.
Таблица 5
Запасы надземной фитомассы (г/м ) и надземная первичная продукция (г/м2 в год) сосняков в разных типах болот в северной тайге
Параметры продуктивности Выпуклые олиготрофные болота Плоскобугристое болото
Фтосинтезирующая фитомасса 25 5
Нефотосинтезирующая надземная фитомасса 185 29
Ствол под моховым покровом 66 7
Первичная продукция 7.5 2.4
Полученные данные сравнили с параметрами продуктивности моховолишайникового, травяного и кустарничкового ярусов этих же болот [Косых, 2003]. Вклад соснового древостоя в общий запас нефотосинтезирующей фитомассы болот был весом и составил 43% на грядах и 37% на мерзлотном болоте. Вклад остальных фракций был незначителен: на грядах менее 4% для фотосинтезирующей и подземной фитомассы, на бугристом болоте менее 1 % для тех же фракций. Вклад в общий запас фитомассы был 9 и 3% на грядах и бугре, соответственно. В клад в надземную первичную продукцию был 1.5% на грядах и 0.7% на бугристом болоте.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Романова Е.А. Растительность болот. В кн.: Растительный покров Западно-Сибирской равнины / И.С. Ильина, Е.И. Лапшина, Н.Н. Лавренко и др. - Новосибирск: Наука, 1985. - С. 138161.
2. Сукачев В.Н. Избранные труды. В 3-х т. Том II. Проблемы болотоведения, палеоботаники и палеогеографии. Л.: Наука, 1973. - 352 с.
3. Косых Н.П. Болотные экосистемы таёжной зоны Западной Сибири: фитомасса и продукция. Автореф. дис. ... канд. биол. наук. - Томск, 2003. - 23 с.
© Н. Г. Коронатова, Е. В. Миляева, 2014
