Состав и биомасса травянистого яруса в нарушенном рубками древостое липы мелколистной Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

3335. - Аграрный вестник Урала №10 (128), 2014 г.

Лесное хозяйство

УДК 630*.17:582.795

СОСТАВ И БИОМАССА ТРАВЯНИСТОГО ЯРУСА В НАРУшЕННОМ РУБКАМИ ДРЕВОСТОЕ ЛИПЫ МЕЛКОЛИСТНОЙ

М. В. МАРТЫНОВА,

Р. Р. СУЛТАНОВА,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Башкирский государственный аграрный университет

(45001, г. Уфа, ул. 50-летия Октября, д. 34)

Ключевые слова: липа мелколистная, вырубка, живой напочвенный покров, флористический состав, обилие видов, биомасса.

Рассмотрено влияние сплошных узколесосечных рубок в насаждениях липы мелколистной на видовой состав и биомассу живого напочвенного покрова. Выявлено, что травяной покров ненарушенных рубками исследуемых липняков представлен 20 видами растений и состоит из пяти подъярусов. Видовое богатство ограничивается рамками 17 семейств. Установлено, что к третьей вегетации после проведения рубки из состава живого напочвенного покрова выпадают наиболее типичные для плотного древесного полога липняков виды — сныть обыкновенная, копытень европейский, звездчатка жестколистная, чина весенняя, будра плющевидная и др., увеличивается наличие видов семейства Poaceae Bamhart. Сравнительная оценка флористического состава травянистых растений в липняках, нетронутых рубкой, и в насаждениях, сформированных после проведения сплошной узколесосечной рубки в летний и зимний сезоны, указывает на достаточно высокую степень сходства травянистой растительности исследуемых участков и восстановление живого напочвенного покрова в производном древостое за 20-летний период после рубки. Среднее значение коэффициента видового сходства Жаккара для контроля (до проведения рубки) и участка зимнего сезона рубки составило 0,71; для участка летнего сезона рубки и контроля — 0,75; для участков летнего и зимнего сезонов рубки — 0,68. В насаждения, сформированных после рубки, выявлено от 17 до 19 видов трав (14-16 семейств). Кроме смены лесных видов растений, изменения их обилия и встречаемости в травяном покрове происходит уменьшение биомассы растительности в абсолютно сухом состоянии с 10,04 г/м2 на контроле до 6,5 г/м2 на участке летнего сезона рубки.

COMPOSITION AND BIOMASS OF HERBACEOUS LAYER IN STAND DAMAGED BY FELLING TILIA CORDATA MILL

M. V. MARTYNOVA,

postgraduate, R. R. SULTANOVA,

doctor of agricultural sciences, professor, Bashkir State Agrarian University

(34 50-letiya Octyabrya Str., 45007, Ufa)

Keywords: Tilia cordata Mill, cutting, living ground cover, floristic composition, species abundance of and biomass.

The effect of continuous stripped-coupe cutting in plantations Tilia cordata Mill the species composition and biomass of living ground cover. Revealed that of undisturbed the grasses cover cuttings lime-tree represented by 20 species of plants and consists of five of substages. Species richness confined to 17 families. Found that the third growing season after logging out of living ground cover falls most typical for a dense tree canopy lime-tree species — Ground-pine, European Asarum, Stellaria Sclerophyllous, Grass Spring, Ivy Boudreau, etc., increases availability of species of Poaceae Barnhart. Comparative evaluation of the floristic composition of herbaceous plants in linden, intact deckhouse and in stands, formed after solid stripped-coupe logging in summer and winter seasons, indicates a sufficiently high degree of similarity of herbaceous vegetation study sites and restores living ground cover in a derived forest stand over a 20 year during after felling. Average value of species similarity Jaccard to control (prior to cutting) and a plot of winter cutting were 0.71; section for the summer season cutting and control — 0.75; sections for summer and winter seasons cuttings — 0.68. In plantations, formed by after felling, were identified from 17 to 19 kinds of herbs (14-16 families). Besides changing species of plants, loss of individual species, changes in their abundance and occurrence in grass cover decreases vegetation biomass in a completely dry state with 10.04 g/m2 to 6.5 g/m2 control at the site of the summer season cutting.

Положительная рецензия представлена С. В. Залесовым, доктор сельскохозяйственных наук, профессором, проректором по научной работе Уральского государственного лесотехнического университета.

аспирант,

Аграрный вестник Урала № 10 (128), 2014 г. - <

Лесное хозяйство т

Структура травяного покрова в лесу определяется в первую очередь фитогенными факторами — эдифи-каторным воздействием древесных пород. Любое нарушение пространственно-временной организации древесных эдификаторов изменяет и функциональное совершенство ценоза [5]. На участках, подвергнутых антропогенному вмешательству, происходит постоянная замена типично лесных видов трав луговыми и сорными. Уплотнение верхних горизонтов почвы, изменение ее водно-физических свойств отрицательно влияет на состояние травянистой растительности. Впервые эту закономерность установил П. П. Фальковский [1] в 1928 г. В дальнейшем отношение различных травянистых растений к изменению среды изучали П. М. Горчаковский [1], Н. С. Казанская [3], Л. П. Рысин [4] и многие другие исследователи. Однако имеющиеся данные относятся в большей степени к динамике живого напочвенного покрова под пологом леса в условиях рекреации и не всегда позволяют сделать достаточно полные и обоснованные заключения по структуре травянистого яруса нарушенного рубками древостоя.

Изучение динамики травяного покрова на вырубках несет в себе большой научный и практический интерес, поскольку живой напочвенный покров формирует среду для возобновления леса.

Цель и методика исследований.

Оценка влияния сплошной узколесосечной рубки в насаждениях липы мелколистной на живой напочвенный покров. Задачи исследования: оценка структуры живого напочвенного покрова до рубки липняков и в насаждениях, сформированных на вырубках; изучение влияния сезона рубки на видовой состав и биомассу травянистого яруса; сравнительная оценка флористического состава растений травянистого компонента липняков, нетронутых рубкой, и после проведения сплошной узколесосечной рубки.

Экспериментальные исследования выполнены в липняках Нурлинского участкового лесничества ГБУ РБ Уфимское лесничество Республики Башкортостан. Показатели древостоя до рубки: состав — 10Лп, возраст — 70 лет, класс бонитета — II, полнота — 0,7. В исследуемых липняках в 1993 г. проведена сплошная узколесосечная рубка на двух участках площадью по 0,25 га: летний сезон (пробная площадь I II I № 2, состав производного древостоя через 20 лет после рубки — 7В2Лп1Кл) и в зимний сезон (ПП № 3, состав — 5Лп4В1Кл, возраст — 20 лет). На контроле под пологом леса (ПП № 1) и на каждой вырубке (ПП № 2 и № 3) по диагонали заложено по 20 учетных площадок размером 10 х 10 м, где определены видовой состав растений и проективное покрытие (учет 1993, 1995 и 2013 гг.). Обилие видов выполнено по шкале Друде (Soc — растение покрывает более чем % площади; Cop3 — от '/г до % площади; Cop2 — от % до / площади; Cop1 — от 1/20 до % площади; Sp — менее 1/20 поверхности почвы, но распространено значительно; Sol — растение встречается единично; Un — найден только один экземпляр данного вида).

Флористическое сходство растений напочвенного покрова до и после рубки древесного яруса оценено с использованием коэффициента флористического сходства (индекс Жаккара), рассчитываемого по следующей формуле:

К = с / (а + b - с), (1)

где а — число видов в одном сообществе; Ь — число видов в другой флоре; с — число видов, общих для двух сообществ. Пределы этого коэффициента от 0 до 1, причем К = 1 означает полное сходство сообществ (абсолютное совпадение списков), а К = 0 — сообщества не имеют ни одного общего вида [2].

Биомасса травяного покрова (г/м2) определена в период максимального роста (середина июля) под пологом леса и после проведения рубки путем скашивания трав на учетных площадках (по 20-25 шт. на ПП) размером 1,0 х 1,0 м.

Результаты исследований.

Анализ флористического состава и количественного соотношения видов антропогенных фитоце-нозов, к которым могут быть отнесены и вырубки, позволяют, прежде всего, установить их сходство и различие по видовому богатству и количественным соотношениям со структурными показателями живого напочвенного покрова ненарушенного леса. Чем больше в составе сообщества видов с разным обилием и выше видовое разнообразие, тем устойчивее сообщество. Несмотря на значительные площади липняков, в фитоценотическом отношении они довольно однородны, флористический состав травостоя относительно беден и унифицирован, благодаря сильному средообразующему воздействию тенистого полога липы [1]. Выявлено, что травостой ненарушенных рубками исследуемых липняков представлен 20 видами травянистых растений и состоит из пяти подъярусов. Видовое богатство ограничивается рамками 17 семейств. Наличие ярусной структуры в травяном покрове дает возможность травам всех типов популяционного поведения произрастать на одной территории. Разреженный крупнотравный подъ-ярус образуют: папортник-орляк, крапива жгучая, колокольчик широколистный, зопник клубненосный. Средний подъярус — сныть обыкновенная, вороний глаз, купена душистая и др. Нижний подъярус представлен будрой плющевидной, копытнем европейским. Моховой ярус не выражен.

После проведения в липняках сплошной узколесосечной рубки живой напочвенный покров, представляя собой как компонент леса сложную динамическую систему, изменял свою структуру по мере формирования производного леса. Анализ видовой и количественной представленности травяного покрова в первые годы после рубки (учет 1995 г.) указывает на то, что рубка способствовала выпадению из состава живого напочвенного покрова наиболее типичных для плотного древесного полога липняков видов растений. К третьей вегетации не стало сныти обыкновенной, сохранявшей свой рост первые два года после рубки, также копытня европейского, звездчатки жестколистной, чины весенней, будры плющевидной, гравилата городского, герани лесной и др. Увеличилось наличие видов семейства Роасеае Barnhart. Появились пырейник собачий, метлица обыкновенная, пырей ползучий. Всего в тот период зафиксировано 13 наиболее часто встречающихся видов (класс постоянства 1-У), в том числе с встречаемостью 90-100 % три вида — иван-чай узколистный, ветреница лесная, пырей ползучий, остальные были представлены единично.

Сравнительная характеристика состава и обилия видов, а также ранжировка семейств травянистой

— Аграрный вестник Урала № 10 (128), 2014 г. - * ^^ ^ ^

Лесное хозяйство т3л

Таблица 1

Состав и обилие видов травянистой растительности под пологом леса (контроль) и на вырубках

Вид травянистой растительности ПП 1 контроль (учет 1993 г.) ПП 2 (учет 2013 г.) ПП 3 (учет 2013 г.)

латинское название русское название подъярус обилие подъярус обилие подъярус обилие

Aegopodium podagraria L. Сныть обыкновенная 2 сор3 2 сор2 2 сор1

Urtica dioica L. Крапива двудомная - - 1 sol 1 сор1

Pteridium aquilinum L. Папоротник орляк 1 сор1 1 sP 1 сор1

Equisetum sylvaticum L. Хвощ лесной 3 sol 3 sP 3 sP

Stellaria holostea L. Звездчатка же стколистная 3 сор1 3 сор2 3 sP

Paris quadrifolia L. Вороний глаз четырехлистный 3 sol - - 3 un

Polygonatum odoratum L. Купена душистая 2 сор1 2 sol 2 sol

Festuca pratensis L. Овсяница луговая 1 sp 1 sp 1 sol

Geum rivale L. Гравилат речной 3 sp 3 sp 3 sol

Phlomis tuberosa L. Зопник клубненосный 1 un - - 1 sol

Campanula latifolia L. Колокольчик широколистный 1 sp - - 1 sol

Asarum europaeum L. Копытень европейский 5 сор2 5 sol 5 sp

Arctium lappa L. Лопух большой - - 1 un 1 un

Galium odoratum L. Подмаренник душистый 4 сор1 4 сор1 4 sp

Viola canina L. Фиалка собачья - - - - 4 sol

Corydalis solida L. Хохлатка плотная - - 3 un 3 sol

Carduus crispus L. Чертополох курчавый - - - - 1 sol

Stachys silvatica L. Чистец лесной - - 1 sol 1 sol

Elymus caninus L. Пырейник собачий - - - - 2 sol

Urtica urens L. Крапива жгучая 1 сор1 - - - -

Apera spica-venti L. Метлица обыкновенная - - 2 sol - -

Sanicula europaea L. Подлесник европейский - - 1 sol - -

Elytrigia repens L. Пырей ползучий - - 3 sol - -

Lathyrus vernus L. Чина весенняя 3 sp 3 sol - -

Pulmonaria obscura Dumort Медуница неясная - - - - - -

Glechoma hederacea L. Будра плющевидная 5 сор2 - - - -

Geranium sylvatica L. Герань лесная 1 sol - - - -

Viola mirabilis L. Фиалка удивительная 4 sp - - - -

Galinsoga parviflora L. Галинсога мелкоцветная 2 sp - - - -

Heraeleum sibiricum L Борщевик сибирский 1 sol - - - -

Geum urbanum L. Гравилат городской 3 sp - - - -

растительности по числу видов в насаждении до рубки и через 20 лет после рубки в зависимости от сезона — зима, лето (учет 2013 г.) представлены в табл. 1, 2. В фитоценозах, сформированных после рубки, выявлено от 17 до 19 видов трав. Видовое разнообразие ограничивается рамками 14-16 семейств. Ведущее место принадлежит семейству злаковых (Poaceae Barnhart), которое включает 3 вида, астровых (Asteraceae) и зонтичных (Umbelliferae Lindl), включающих по 2 вида растений. Другие семейства представлены одним видом растений. Разреженный крупнотравный подъярус образуют: подлесник европейский, папоротник-орляк, крапива двудомная, колокольчик широколистный, овсяница луговая, лопух большой, чертополох курчавый, зопник клубненосный. Средний подъярус — сныть обыкновенная, вороний глаз, купена душистая, метлица обыкновенная. Нижний подъярус состоит из будры плющевид-ной, копытня европейского, фиалки собачьей, подмаренника душистого. Моховой ярус так же, как и до www.avu.usaca.ru

рубки, не выражен. Растения размещены единично равномерно по площади, за исключением овсяницы луговой, копытня европейского, подмаренника душистого и звездчатки жестколистной, размещенных группами.

Производное насаждение, сформированное после сплошной узколесосечной рубки летнего сезона, по флористической представленности видов травяного покрова является наиболее бедным (17 видов растений), в составе которого преобладают сныть обыкновенная, звездчатка жестколистная, подмаренник душистый, встречаются единичные экземпляры хохлатки плотной и лопуха большого. В живом напочвенном покрове насаждения, сформированном на вырубке зимнего сезона — 19 видов растений, преобладают сныть обыкновенная, крапива двудомная и папоротник орляк, единично встречаются вороний глаз четырехлистный и лопух большой. Среднее значение коэффициента видового сходства Жаккара для контроля (под пологом леса) и участка зимнего се-

Аграрный вестник Урала № 10 (128), 2014 г. - < ^^^

Лесное хозяйство т

Таблица 2

Ранжировка семейств травянистой растительности по числу видов под пологом леса (контроль ПП 1) и на

вырубках

Семейство ПП 1 контроль (учет 1993 г.) ПП 2 (учет 2013 г.) ПП 3 (учет 2013 г.)

№ % от % от % от

латинское название русское название количество общего количество общего количество общего

видов числа видов видов числа видов видов числа видов

1 UmbelUferae Lindl Зонтичные 2 10,45 2 12,0 1 5

2 Urticaceae Juss Крапивные 1 5,3 1 5,8 1 5

3 Dennstaedtiaceae Деннштедтиевые 1 5,3 1 5,8 1 5

4 Equisetaceae Rich Хвощевые 1 5,3 1 5,8 1 5

5 Caryophyllaceae Juss Гвоздичные 1 5,3 1 5,8 1 5

6 Melanthiaceae Мелантиевые 1 5,3 - 1 5

7 Ruscaceae Иглицевые 1 5,3 1 5,8 1 5

8 Poaceae Barnhart Злаковые 1 5,3 18,0 10

9 Rosaceae Juss Розовые 2 10,45 1 5,8 1 5

10 Lamiaceae Lindl Яснотковые 2 10,45 1 5,8 10

11 Campanulaceae Juss Колокольчиковые - - - 1 5

12 Aristolochiaceae Juss Кирказоновые 1 5,3 1 5,8 1 5

13 Asteroideae Juss Астровые 1 5,3 1 5,8 10

14 Rubiaceae Juss Мареновые 1 5,3 1 5,8 1 5

15 Violaceae Batsch Фиалковые 1 5,3 - 1 5

16 Papaveraceae Juss Маковые - 1 5,8 1 5

17 Fabaceae Lindl Бобовые 1 5,3 1 5,8 - -

18 Geraniaceae Juss Гераниевые 1 5,3 - - - -

19 Boraginaceae Juss Бурачниковые - - - - - -

Общее количество видов 19 100,0 17 100,0 19

Таблица 3

Вес травяного покрова в период максимального роста, г/м2

Исследуемый участок Сырой вес Абсолютно сухой вес Коэффициент усушки

ПП 1 Контроль (1993 г.) 58,2 10,04 5,8

1111 2 Летняя рубка 31,8 6,5 4,7

ПП 3 Зимняя рубка 44,7 8,5 5,8

зона рубки составило 0,71; для участка летнего сезона рубки и контроля — 0,75; для участков летнего и зимнего сезонов рубки — 0,68, что указывает на достаточно высокую степень сходства травянистой растительности исследуемых площадей и восстановление лесного травянистого яруса в производном древостое за 20-летний период.

По вопросам изучения динамики органического вещества в лесных сообществах накоплен значительный материал. Вместе с тем, конкретных показателей, характеризующих формирование органической массы в липняках, по-прежнему недостаточно [7]. В первичной биологической продуктивности экосистем фитомассе древостоя, подроста, подлеска, живого напочвенного покрова отводится весьма существенная роль [6]. Как конечный продукт всех взаимоотношений в фитоценозе фитомасса (будь то фитомасса древостоя или трав) имеет определенные

закономерности накопления. Примером тому, может служить распределение биомассы травяного покрова в зависимости от условий затенения. Нами рассмотрена динамика биомассы травяного покрова на учетных площадках ПП (табл. 3), пройденных рубкой и на участке, оставленном в качестве контроля.

Установлено, что по общей биомассе и по разнообразию видов трав наиболее развит травянистый покров на участке зимнего сезона рубки, где биомасса трав в абсолютно сухом весе составляет 8,5 г/м2, в то время как на летней рубке данный показатель равен 6,5 г/м2.

Выводы.

После проведения рубки кроме смены лесных видов травянистых растений, выпадения отдельных видов, изменения их обилия и встречаемости в травяном покрове происходит уменьшение биомассы травянистой растительности с 10,04 г/м2 на контроле до 6,5 г/м2 на участке летнего сезона рубки.

Аграрный вестник Урала № 10 (128), 2014 г. - < ii^

Лесное хозяйство V

Литература

1. Горчаковский П. М. Широколиственные леса и их место в растительном покрове Южного Урала. М. : Наука, 1972. 147 с.

2. Дулепов В. И., Леснова О. А., Майоров И. С. Системная экология. Владивосток : ВГУЭС, 2004. 252 с.

3. Казанская М. С. Динамика травянисто-кустарникового яруса некоторых лесных фитоценозов под влиянием рекреационной деятельности человека. Рига, 1971. С. 128-138.

4. Рысин Л. П. Методика оценки последствий рекреационного лесопользования // Лесной вестник. 2000. N° 6. С. 56-59

5. Смирнова О. В. Синузиальная организация устойчивого лесного фитоценоза. М. : Наука, 1994. 363 с.

6. Соколов П. А. Состояние и теоретические основы формирования липняков. Йошкар-Ола : Марийское кн. изд-во, 1978. 208 с.

7. Султанова Р. Р. Лесоводственные методы формирования высокопродуктивных липняков на Южном Урале : автореф. дис. ... д-ра с.-х. наук. Уфа, 2006. 25 с.

8. Фальковский П. К. Исследования влияния пастьбы скота на физические свойства дубравной почвы в Простянецком опытном лесничестве // Труды по лесному опытному делу Украины. 1928. Вып. 8 С. 155-177.

References

1. Gorchakovskii P. M. Broadleaf forests and their role in the vegetation of the Southern Urals. M. : Nauka, 1972. 147 p.

2. Dulepov V I., Lesnova O. A., Mayorov I. S. The system ecology. Vladivostok : VSUES, 2004. 252 p.

3. Kazanskaya M. S. Dynamics of grass-shrub layer of some forest phytocenoses influenced by person recreational activities. Riga, 1971. P. 128-138.

4. Rysin L. P. Methodology to evaluate the effects of recreational forest // Forest Gazette. 2000. № 6. P. 56-59.

5. Smirnova O. V. Sinuzial organization sustainable forest phytocenosis. M. : Nauka, 1994. 363 p.

6. Sokolov P. A. State and theoretical basis for the formation lime-tree. Yoshkar-Ola : Mari publishing house, 1978. 208 p.

7. Sultanovа R. R. Silvicultural methods of formation of highly lime-tree in the South Urals : authoref. dis. ... dr. of agricult. sciences. Ufa, 2006. 25 p.

8. Falkowski P. K. Research on the influence of grazing cattle on the physical properties of soil in oakwood Prostyanetskom experimental forest area // Forest experienced case of Ukraine. 1928. Issue 8. P. 155-177.