CC BY
52
УДК 630.181
Н.Г. Коронатова
ИПА СО РАН, Новосибирск
Е.В. Миляева
ИПА СО РАН, Новосибирск СГГА, Новосибирск
ПРОДУКТИВНОСТЬ БОЛОТНЫХ СОСНЯКОВ ЮЖНОЙ ТАЙГИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
В работе приведены данные по запасам надземного растительного вещества и надземной чистой первичной продукции в болотных сосняках Бакчарского болота (южная тайга Западной Сибири). Показано, что наибольшая доля фитомассы древесного яруса сосредоточена в стволах. Значение надземной первичной продукции низко в связи с низкой величиной ежегодного прироста хвои и побегов. Продуктивность болотных сосняков различалась в разных экосистемах.
N.G. Koronatova
Institute of Soil Science and Agrochemistry, SB RAS 18 Sovetskaya ul., Novosibirsk, 630099, Russia
E.V Milyaeva
Siberian State Academy of Geodesy (SSGA)
10 Plakhotnogo Ul., Novosibirsk, 630108, Russian Federation
PRODUCTIVITY OF BOG PINE FORESTS IN THE SOUTHERN TAIGA OF WESTERN SIBERIA
The paper presents data on stocks of aboveground plant matter and aboveground net primary production in the bog pine forests of Bakchar bog (southern taiga of Western Siberia). It is shown that the largest share of the tree layer phytomass is concentrated in trunks. The value of aboveground primary production is low due to the low value of the annual increment of pine needles and branchs. Productivity of bog pine forests may considerably differ in the various ecosystems.
Известно, что верховые болота играют значительную роль в круговороте углерода, накапливая его в торфяниках и тем самым в определенной степени регулируя газовый состав атмосферы. При изучении круговорота углерода одними из важнейших характеристик являются параметры продуктивности экосистем: запасы растительного вещества и чистая первичная продукция. При установлении продуктивности растительного покрова болотных экосистем исследователи определяют отдельно запасы и продукцию моховолишайникового, травяно-кустарничкового и древесного ярусов. При этом в каждом случае используется своя методика отбора проб, и учет продуктивности
болотных древостоев не всегда проводится в связи со специфичностью методики и ее трудоемкостью, а также тем, что на болотах основная роль в сложении запасов растительного вещества и формировании чистой первичной продукции принадлежит мхам, кустарничкам и травам [Храмов, Валуцкий, 1977].
Цель данной работы - количественно оценить запасы и первичную продукцию болотных сосняков в подзоне южной тайги Западной Сибири.
Работа проводилась в экосистемах, включающих древесный ярус, - рямах и грядах грядово-мочажинных комплексов, - в Бакчарском болотном комплексе, который является частью Большого Васюганского болота (56°51’ с.ш. 82°50’ в.д.). Растительность рямов и гряд имеет сходный ботанический состав и представлена сосново-кустарничково-сфагновыми фитоценозами. Различия между рямами и грядами носят топографический характер, а также заключались в степени дренированности. Гряды - это относительно небольшие (несколько десятков м2) вытянутые образования, расположенные перпендикулярно стоку болотных вод, и всегда существующие в комплексе с мочажинами и / или озерками. Рямы отличаются большей занимаемой площадью (от сотен до тысяч м2) и существуют как отдельные образования, не создающие комплексы с другими типами болотных экосистем, но часто входящие в крупные болотные системы. Рямы занимают более дренированные участки болотного массива.
Отбор проб производился в августе или начале сентября, когда вегетация заканчивается. Для определения численности древостоя и определения его продуктивности на рямах выделялись площадки 10х10 или 10х5 м, на грядах -определялась площадь гряды. На этих площадках учитывались все деревья - их возраст, высота, диаметр на уровне мха, а также сухостой. На каждой пробной площади отбиралось по шесть модельных деревьев. У тех экземпляров, диаметр ствола которых был менее 4 см, полностью определялся запас надземной фитомассы, а также фитомассы ствола, погруженного под моховой покров. У более крупных деревьев запас фитомассы определялся методом модельных веток [Молчанов, Смирнов, 1967]. Для этого все ветви дерева измерялись, и 5-7 из них отбирались в качестве модельных.
Камеральная обработка заключалась в разделении модельных экземпляров на фракции: хвоя, побеги, ствол. Хвоя и побеги в свою очередь делились на прирост текущего года (года отбора) и приросты предыдущих лет. Фракции высушивались и взвешивались. Надземная чистая первичная продукция определялась как сумма запасов фотосинтезирующей фитомассы (хвои) и побегов текущего года. Радиальный прирост не определялся. Для определения запаса фитомассы модельного дерева по модельным ветвям строились степенные уравнения зависимости фитомассы ветвей от их длины. Зависимости фитомассы разных фракций модельных деревьев от их высоты также аппроксимировались степенными уравнениями, что позволило получить данные о запасах и продукции всего соснового древостоя на учетной площади.
На ряме средний возраст сосен (Pinus sylvestris L.) без учета подроста составил 40 лет. Плотность соснового древостоя была 11,1 тыс. шт. / га, а плотность подроста - 4 тыс. шт. / га, то есть 36% от общей плотности;
плотность кедра (Pinus sibirica Du Tour) не превысила 100 шт. / га. На грядах -средний возраст сосен был 55 лет. Плотность была 41 тыс. шт. / га, а подрост до 20 лет насчитывал 4,8 тыс.шт. / га, то есть 72% от общей плотности. Здесь также встречался подрост кедра возрастом не более 20 лет, высотой над уровнем мохового покрова не более 15 см и численностью 2 тыс.шт. / га. На обеих площадках было достаточно много сухостоя - 0,9-1,2 тыс.шт. / га. Средняя высота сосен с учетом подроста на ряме была 1,1 м, на грядах - 0,7 м; средний диаметр у поверхности мохового покрова на ряме - 2,2 см, на грядах -1,9 см. Таким образом, при большей плотности древостоя на грядах, деревья характеризовались меньшими средними размерами по сравнению с рямом.
Распределение соснового древостоя по возрастам на ряме и грядах грядово-мочажинного комплекса представлено на рис. 1. Характерна большая доля соснового подроста возрастом до 20 лет, на долю которой пришлось в среднем около 40%. Доля остальных возрастных групп была меньше. Очевидно, что в болотных экосистемах происходил интенсивный процесс самосева и появление большого числа молодняка. Однако, экстремальные экологические условия (недостаток элементов питания, высокая обводненность) способствовала гибели молодых сосен, лишь небольшая часть которых достигала генеративного возраста. Для возрастной структуры сосновых ценозов болот была характерна также непродолжительность жизни деревьев - их возраст не превышал 100 лет. Также было отмечено снижение возраста начала плодоношения.
Рям Г ряды
до 20 лет 21-40 лет 41-60 лет 61-80 лет 81-100 лет до 20 лет 21-40 лет 41-60 лет 61-80 лет 81-100 лет
возрастная категория возрастная категория
Рис. 1. Возрастная структура соснового древостоя в болотных экосистемах
Бакчарского комплекса
Структура растительного вещества древесного яруса приведена на рис. 2. Запасы хвои текущего года были выше запасов побегов текущего года. Запас хвои прошлых лет превышал таковой текущего года в связи с тем, что возраст хвои был не менее четырех лет, а часто достигал шести лет. Запас органического вещества части ствола, погруженного в моховой очес, был значителен и лишь в два раза меньше, чем запас надземной части ствола. Это связано с ростом болота вверх, который обеспечивается ростом сфагновых
мхов, что приводит к постепенному погружению стволов деревьев, так же, как стволиков болотных кустарничков, в моховой покров.
В целом, основной запас фитомассы древесного яруса был сосредоточен в стволах, а доля фотосинтезирующей фитомассы составила лишь около 10% от общей. При этом с увеличением размеров деревьев наблюдалось увеличение доли многолетних нефотосинтезирующих органов. В двух болотных экосистемах были получены разные величины запасов и продукции. Хотя плотность древостоя гряд была в 3,7 раз выше, чем на ряме, общий запас растительного вещества соснового древостоя на грядах лишь в 2,3 раза превышал таковой на ряме, что связано с большими средними размерами деревьев здесь по сравнению с грядами.
800
700
I 600
И
£
500
400
300
-Q В
м 200
100
1—
- г-п гП. Г
Ш рям И гряды
0
1
2
3
4
5
6
7
Рис. 2. Запасы различных фракций растительного вещества древесного яруса
болотных экосистем:
1 - хвоя текущего года, 2 - побеги текущего года, 3 - хвоя прошлых лет, 4 -многолетние побеги, 5 - надземная часть ствола, 6 - часть ствола, погруженная
в моховой очес, 7 - сухостой и ветошь
Вклад кедрового древостоя в общие запасы фитомассы древесного яруса был пренебрежимо мал.
Болотные сосняки характеризовались низкой продуктивностью, значения чистой первичной продукции сосен составили в ряме - 26, на грядах - 55 г/м2 в год. Доля прироста текущего года была 3,8 и 3,4% от общей фитомассы на ряме и грядах соответственно.
Таким образом, деревья вносят существенный вклад в общий запас надземной фитомассы болот (30-40%), причем в основном за счет многолетних одревесневших органов. Однако, их вклад в формирование надземной чистой первичной продукции болотных экосистем незначителен (3-4%). Несмотря на существование значительной разницы в плотности древостоя на грядах и ряме,
разница в значениях запасов растительного вещества и надземной первичной продукции была менее выражена.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Храмов, А.А., Валуцкий, В.И. Лесные и болотные фитоценозы Восточного Васюганья [Текст] / А.А. Храмов, В.И. Валуцкий // Лесные и болотные фитоценозы Восточного Васюганья. - Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1977. - 222 с.
2. Молчанов, А.А., Смирнов, В.В. Методика изучения прироста древесных растений [Текст] / А.А. Молчанов, В.В. Смирнов // Методика изучения прироста древесных растений. - М., 1967. - 95 с.
© Н.Г. Коронатова, Е.В. Миляева, 2011
