CC BY
22
УДК 630*232.43 И.К. Сингатуллин
Казанский государственный аграрный университет, Казань
СОСТОЯНИЕ СОСНОВЫХ ДРЕВОСТОЕВ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН
ПОСЛЕ ЗАСУХИ 2010 ГОДА
Сосняки в Республике Татарстан (РТ) занимают 16% территории гослесфонда, из них 80% составляют культуры, созданные в последние 60 лет. Сосна относится к породам, устойчивым к недостатку влаги, но длительные периоды засухи переносятся ею тяжело. Не стало исключением лето 2010 г., который по температурному режиму был аномально жарким и сухим. Причиной усыхания явились: в Пред-камье - повреждение корневой губкой, в Возвышенном Закамье - создание загущенных культур сосны на маломощных дерново-карбонатных почвах. Засуха 2010 г. ухудшила состояние сосняков во всех лесо-растительных зонах РТ. Прошедшее после 2011 г. лесоустройство только в 7 лесничествах выявило, что лесные культуры сосны по причине засухи 2010 г. погибли или находятся в неудовлетворительном состоянии на площади более 1000 га. При анализе зависимости степени ослабления насаждения от возраста выявлено, что степень ослабления насаждения выше в Возвышенном Закамье у молодняков 1-го и 2-го класса возраста, в Предкамье большая площадь с наличием усыхания приходится на средневозрастные. В Предкамье сильнее пострадали сосняки в условиях А2 и В2, в Закамье - Д1. Степень ослабления сосны в зависимости от участия в составе: большая часть древостоев с наличием усыхания (73%) относятся к чистым. Распределение деревьев сосны по диаметру: погибшие деревья образуют ряд распределения с двумя вершинами - происходит отпад не только деревьев угнетенных, но и господствующих, что вызвано действием патогена. Анализ естественного возобновления показал, что оно приурочено к прогалинам, образующимся при куртинном усыхании сосны. В Предкамье состав подроста формируется из трех пород - сосны, березы и осины, в Возвышенном Закамье - из березы, дуба, липы и клена.
Ключевые слова: сосна, усыхание, корневая губка, возраст, состав, тип лесорастительных условий, возобновление.
Введение
По состоянию на 1 января 2016 г. площадь сосняков в Республике Татарстан составляет 190,3 тыс. га, или 16,5% от площади лесов [1]. Возрастная структура: молод-няки 1-го класса возраста - 36,7 тыс. га (18% от площади), молодняки 2-го класса возраста - 51,2 тыс. га (27%), средневозрастные - 72,1 тыс. га (38%), приспевающие -18,6 тыс. га (10%), спелые и перестойные - 11,7 тыс. га (6%). Средний возраст - 49 лет. Более 80% сосняков РТ имеют искусственное происхождение, и возрастная динамика напрямую связана с объемами лесовосстановления - в больших объемах лесовосста-новление осуществлялось в 1950-2005 гг.
Сосна относится к породам, устойчивым к недостатку влаги, но длительные периоды засухи переносятся ею тяжело [2]. Летом 2010 г. большую часть периода температуры повышалась до 30°С тепла и выше, 29-31 июля и 2 августа до 35-40°С, 1 августа 2010 г. - до 41°С тепла [3].
По результатам исследований в Брянской области было выявлено следующее: «значительное негативное влияние засуха оказала на прирост деревьев в толщину. Индексы радиального прироста у сосны, произрастающей в ТЛУ С2-3, уменьшились на 22%; у сосны и березы, произрастающих в ТЛУ В2-3, уменьшились на 37 и 16% соответственно. На радиальный прирост сосны обыкновенной жара оказала более выраженное влияние в относительно бедных лесорастительных условиях (ТЛУ В2-3), где прирост по диаметру сократился на 15% относительно ТЛУ С2-3» [4].
© Сингатуллин И.К., 2017
В ходе исследований были выявлены три основные причины ухудшения санитарного состояния и гибели сосновых насаждений:
1. Корневая губка (Heterobasidion annosum (Fr.) Bref. s. str.), повреждающая корни и вызывающая впоследствии пеструю корневую и напенную гнили. Заражению корневой губкой подвержены загущенные чистые культуры сосны в боровых условиях со свежими и сухими почвами, бедными минеральными веществами.
2. Создание загущенных культур сосны на маломощных дерново-карбонатных почвах.
3. Лесные пожары, даже низовые, любой интенсивности - вызывают чаще гибель молодняков в течение 1-3 лет после прошедшего пожара.
Вышеперечисленные причины ослабления и гибели сосняков существовали и до 2010 г., но засуха ускорила процессы усыхания.
Объекты и методы исследований
Исследование состояния сосняков и разработка мер по их реконструкции проводились с 1996 г. В 10 лесничествах было заложено 30 пробных площадей, на которых был проведен сплошной перечет деревьев с подразделением по категориям состояния согласно «Правилам санитарной безопасности в лесах». Степень ослабления насаждения k на выделе в целом или каждой древесной породы определялась как средневзвешенная величина [5]. Если ее значение не превышает 1,5, насаждение относят к здоровым; 2,5 - к ослабленным; 3,5 - к сильно ослабленным; 4,5 - к усыхающим; более 4,5 -к погибшим. На данных пробных площадях был проведен учет естественного возобновления на учетных площадках размером 5 х 5, определены его количество и состав.
При анализе усыхания использованы материалы лесоустройства лесничеств, проведенных после 2011 г., и планы-корректировки участков, представленные лесничествами в Министерство лесного хозяйства РТ для получения разрешения на проведение санитарных рубок. Всего обработаны данные свыше 1000 участков на площади 3600 га с запасом свыше 900 тыс. кубометров.
Результаты и обсуждение
При проведении исследований и обработке полученных данных были выявлены следующие закономерности:
1. Усыханию сосна подверглась во всех лесорастительных зонах РТ. По степени ослабления - сильноослабленные насаждения (табл. 1).
Таблица 1
Средние таксационные показатели сосняков, подвергшихся усыханию (в сравнении со средними по лесоустройству)
Лесничество Состав Возраст, лет Площади с усыхани-ем, га k
площади с наличием усыхания по данным лесоустройства усыхание л/у
Бавлинское 10С 9С1Б 39,8 40 54 3,6
Бугульминское 9С1Б 9С1Б+ОседКл, Дн, Е 37,8 42 531 3,5
Лениногорское 10С+Б 8.9С0.7Б0.1Лп0.1Дн 0.10с0.1Кл 57,2 51 173 1,5
Сабинское 8С0,7Б0,7Лп0,6Е 8С0,8Е 0,6Б0,6Лп 63,4 42 228 2,4
Арское 8С1,2Е0,8Б 8С0,9Е0,6Б0,2Лп 0,10с0,1П0,1Лпн 64,5 57 377 2,4
Кзыл-Юлдузское 8,5С1Б0,3Д0,2Лп 8,1С 1,0Б 0,3ЛП 0,2Е 0,1КЛ 0,10С 0,1Л0,1Д 60,4 50 35 1,5
Пригородное 9,5С0,5Б 9,0С1,0Б 55,8 60 962 2
Камское 9С1Б 8,0С1,1Б0,4Лп0,3Е0,1 Кл0,10с 53,9 56 422 2,3
Агрызское 5,4С3Б0,60с0,6Лп 0,4Е 8С 1Б 1Е 46,8 64 415 4,3
Самые большие площади сосняков, где произошло усыхание, сосредоточены в двух ландшафтных районах РТ - Возвышенное Закамье (Бавлинское, Бугульминское, Лениногорское лесничества) и Предкамье (Сабинское, Арское, Зеленодольское, Кзыл-Юлдузское, Пригородное, Камское и Агрызское лесничества). Дальнейший анализ проведен по этим районам.
Сосняки с наличием усыхания в исследованных районах по таксационной характеристике являются:
- по составу - чистыми с участием в составе: в Закамье - березы, в Предкамье -березы, ели и липы;
- по среднему возрасту соответственно молодняками и средневозрастными;
- по полноте - высокополнотными.
Таксационная характеристика данных насаждений различается со средними по лесоустройству незначительно, меньшая полнота свидетельствует о прошедшем отпаде. Основной причиной усыхания в Возвышенном Закамье является создание загущенных древостоев сосны на маломощных дерново-карбонатных почвах, которые занимают в данном районе от 15 до 30% площади. Исследованиями Института леса им. Сукачева было выявлено, что «после первоначального скачкообразного увеличения прироста (молодняки) в дальнейшем, по мере смыкания крон, наступает депрессия прироста (фаза жердняка). Отличительной особенностью почвенного профиля была малая глубина корнепроницаемого слоя (около 25 см) и наличие крупных, плотно прилегающих друг к другу плиточных камней, образующих материнскую породу» [6]. На данном типе почв нами не было выявлено фактов заражения корневой губкой, характер усыхания сосняков не носит очаговый характер - усыхание происходит на всей площади в течение одного класса возраста. В Бугульминском лесничестве по этой причине погибли лесные культуры на площади свыше 300 га, по материалам лесоустройства 2014 г. наибольшая площадь усыхающих насаждений сосны в Возвышенном Закамье приходится на Бугульминское и Лениногорское лесничества.
Причиной усыхания сосняков в Предкамье является заражение корневой губкой, которой чаще поражаются загущенные монокультуры сосны, созданные на старопахотных землях. Причины и последствия хорошо исследованы, усыхание носит куртинный характер, на сегодня разработаны мероприятия по ведению хозяйства в данной категории сосняков [7]. Наибольшее количество таких насаждений в Пригородном лесничестве.
2. По степени ослабления - на большей части площади сосняков произошло усыхание слабой интенсивности (табл. 2). На 1000 га культуры сосны погибли или находятся в неудовлетворительном состоянии, на данных площадях необходимы меры по их восстановлению, требующие значительных затрат.
Таблица 2
Распределение площади сосняков по степени ослабления насаждения
Район 0-2,5 2,51-4,5 Более 4,5 Среднее
А, лет S, га % от S А, лет S, га % от S А, лет S, га % от S А, лет S, га % от S
Возвышенное Закамье 59,2 446 51,4 27,9 75 8,6 26,1 347 40,0 43,4 867 100
Предкамье 47,5 1672 67,9 55,5 181 7,4 77,6 608 24,7 56,2 2461 100
3. При анализе зависимости степени ослабления насаждения от возраста выявлено, что степень ослабления насаждения выше в Возвышенном Закамье у молодняков 1 -го и 2-го класса возраста, когда корни достигают плитняка и сосна усыхает.
В Предкамье большая площадь с наличием усыхания сосняков приходится на средневозрастные, с возрастом степень ослабления насаждения увеличивается, в материалах лесоустройства спелые древостои отнесены к погибшим, в них намечены сплошные санитарные рубки.
Таблица 3
Распределение площади сосняков с наличием усыхания по возрасту, лет
0-20 21- 40 41- 60 61- -80 81 и старше Итого (среднее)
Район % от S к % от S к % от S к % от S к % от S к % от S к
Возвышенное Закамье 26,1 4,5 15,7 3,4 33,8 2,7 24,5 1,8 - — 100 3,1
Предкамье 4,4 1,5 14,7 1,9 42,5 2,2 26,3 2,6 12,0 5,0 100 2,6
4. Степень ослабления сосны в зависимости от участия в составе - большая часть древостоев с наличием усыхания (73%) относятся к чистым, по степени ослабления они относятся к сильноослабленным (табл. 4).
Таблица 4
Степень ослабления сосны в зависимости от участия в составе
Район 10 8-9 5-7 1-4
А S, % к А S, % к А S, % к А S, % к
Возвышенное Закамье 44 59,7 2,8 45,7 13,3 2,8 42,9 13,2 3,6 31,5 13,8 3,9
Предкамье 55 46,1 2,5 61,9 26,3 2,8 56,8 19,5 2,7 45,7 8,1 2,2
Средний возраст сосняков в Закамье с участием в составе менее 5 единиц ниже, чем в остальных группах, и степень ослабления выше. Это прямое следствие засухи 2010 г., когда лесные культуры 2008-2010 гг. погибли или находятся в неудовлетворительном состоянии по причине недостатка влаги для роста, резкое снижение уровня грунтовых вод и малая глубина проникновения корней у молодых деревьев привели к гибели. Результат - появление на месте культур молодняков с преобладанием осины и липы порослевого происхождения.
Результаты дисперсионного анализа зависимости степени ослабления от состава показывают, что усыхание сосны происходит вне зависимости от участия в составе: Fстат < Fкритич (0,22 < 6,59), Р-значение (0,88) превышает 0,05, т.е. она не может быть отклонена.
Таблица 5
Однофакторный дисперсионный анализ зависимости степени ослабления насаждения в зависимости от участия сосны в составе
Источник вариации Сумма квадратов Число степеней свободы Средний квадрат Значение критерия Фишера Р-значение F крит.
Между группами 0,31 3 0,10 0,22 0,88 6,59
Внутри групп 1,90 4 0,47
Итого 2,21 7
5. Степень ослабления сосны зависит от лесорастительных условий (табл. 6). Наиболее распространенными типами лесорастительных условий в РТ являются свежие сложные субори и свежие дубравы (С2 и Д2). На сухих и свежих борах и суборях (А1-2-В1-2) в Предкамье сосна образует чистые древостои, которые в большей степени пострадали от засухи - относятся к сильноослабленным. В Закамье большая часть сосняков произра-
стает в сложных суборях, здесь они оказались более устойчивыми к засухе, чем сосняки на сухих дубравах: в условиях Д1 произрастают на маломощных почвах и начинают разрушаться после 20 лет.
Таблица 6
Распределение сосняков по типам лесорастительных условий
Район А1-2-В1-2 С2 Д1-Д2
А S, % К А S, % К А S, % К
Возвышенное Закамье 50,4 65,1 2,5 29,8 34,9 4,1
Предкамье 53 ,8 16,6 3, 1 56,3 78,2 2,4 62,6 5,2 2,7
6. Проведенный анализ данных перечета сосны на пробных площадях по ступеням толщины по степени ослабления показал, что в первую очередь происходит усыха-ние деревьев меньшего диаметра. Учеными Сибирского государственного технологического университета было выявлено, что распределение деревьев сосны при заражении корневой губкой отличается от нормального - погибшие деревья образуют ряд распределения с двумя вершинами [8]. Это подтверждено нашими исследованиями -экземпляры, образующие первое нормальное распределение со средним значением диаметра 15 см, усыхают естественно (действие патогенов вторично) в результате угнетения со стороны соседних деревьев, вторая составляющая отпада ^ср = 26 см) образована действием опенка как первичного патогена.
Распределение сосны по категориям состояния по ступеням толщины (Пригородное лесничество)
7. Анализ естественного возобновления показал приуроченность к прогалинам, образующимся при усыхании сосны (табл. 7). В Предкамье состав подроста формируется из трех пород - сосны, березы и осины, его количество достаточно для формирования насаждения. В Возвышенном Закамье подрост образуют береза, дуб, липа и клен.
При отсутствии подроста необходимо проведение рубок и содействие естественному возобновлению - минерализация почвы. В 1996-2005 гг. в Бугульминском лесничестве в сосняках с наличием усыхания были проведены рубка и минерализация почвы [9]. В категории насаждений «ослабленные» и «сильноослабленные» заложено три варианта опыта, которые различаются технологией ухода за древостоем сосны и способами содействия естественному возобновлению березы и дуба: сохранение, уход и частичная минерализация почвы для появления нового самосева.
В настоящее время на указанных объектах формируются молодняки березы семенного происхождения хорошего общего состояния с участием дуба со спутниками в составе.
Таблица 7
Учет естественного возобновления на пробных площадях
Объект (лесничество) Состав древостоя, возраст k Кол-во подроста, шт./га Состав подроста
Лаишевское 1 10С (51) 2 8500 9С1Б
Лаишевское 2 10С (35) 2,2 11100 6С3Б1Лп
Нац. парк 1 10С (29) 3,5 6800 9С1Б
Нац. парк 2 10С (53) 2,6 3600 5С3Ос2Б
Пригородное 1 10С (41) 2,0 11700 6С3Ос1Б
Пригородное 2 10С (41) 2,6 10000 5С4Ос1Б
Буинское 1 10С (34) 2,5 2800 10С
Буинское 2 10С (54) 2,8 3850 7С2Ос1Б
Буинское 3 10С (49) 3,2 4500 6С3Ос1Б
Бугульминское 1 10Сед.Б (38) 1,6 1800 3Б3Лп3Кл1Д
Бугульминское 2 10Сед.Б(38) 2,5 2680 9Б1Д+С
Бугульминское 3 5С5Б (38) 3,9 8960 5Б4Кл1Лп
8. Усыхание сосны после пройденного беглого или устойчивого низового пожара в материалах лесоустройства отражено на площади 150,9 га на территории четырех лесничеств - Зеленодольского, Пригородного, Камского и Бугульминского. Средний возраст данных древостоев 54 года, по средней степени ослабления насаждения они относятся к сильноослабленным (2,8). Больше всего от пожаров пострадали молодняки до 20 лет - погибли на площади 18 га. Всего произошла гибель лесных культур на площади 42 га. Ухудшение состояния насаждения происходит после пройденного пожара в промежутке от 1 до 3 лет, часто приводит к полному усыханию деревьев.
Выводы
Проведенные исследования показали, что усыхание сосновых насаждений происходит на значительных площадях гослесфонда РТ, причинами являются создание загущенных монокультур на старопахотных землях или маломощных дерново-карбонатных почвах и пожары. Засуха 2010 г. на данных площадях ослабила насаждения и усилила усыхание. Ведение хозяйства на данных площадях должно быть направлено на проведение санитарных рубок с проведением мер по содействию естественному возобновлению и формированию насаждений смешанного состава с участием лиственных пород.
I.K. Singatullin
Kazan State Agrarian University, Kazan
Condition of pine forests of the Republic of Tatarstan after the drought of 2010
Pine forests take 16% of the territory of state forest fund of the Republic of Tatarstan, and aout 80% of them are types which were created during last 60 years. Despite of high endurance of pine forests to lack of moisture and high air temperature, pine forests are sensitive to long periods of drought. Summer of 2010 was not exception; it was abnormally hot and dry. Reasons of drying up were following: in Predkmye zone - damage by root sponge, in Vozvyshennoye Zakamye - creation of thickened pine crops on low-power rendzina. Drought in 2010 worsened the condition of all pine forest zones of the Republic of Tatarstan, in most areas of pine forests it was drying of low intensity; forest handling in 7 forest districts revealed the death of pine plantations because of the drought in 2010 on an area of over 1.000 hectares. As a result of analysis of relation of plantation weakening of the age it's determined that weakening degree in Vozvyshennoye Zakamye is higher for young plantations of age classes 1 and 2; in Predkamye most area with presence of shrinkage is middle-aged. By type of forest grow-
ing conditions, in Predkame there were more affected pine forests in the conditions A2 and B2, in Zakamye -D1. Regarding to degree of weakening of pine depending on the plantation composition, biggest part of plantations with the presence of shrinkage (73%) belong to the net pine plantations. Regarding to distribution of pines by diameter, dead trees create numeric range with two peaks, there qas a death of oppressed trees, but also ruling trees caused by the influence pathogen. Analysis of natural regeneration has shown that it is confined to the glades, formed during desiccation clumps of pine. The composition of the undergrowth in Predkamye is formed of 3 species - pine, birch and aspen, in Vozvyshennoye Zakamye - by birch, oak, linden and maple.
Keywords: pine, shrinkage, root sponge, age, composition, forest growing condition type, regeneration.
Список литературы
1. Лесной план Республики Татарстан. - Казань, 2015. - 296 с.
2. Рубцов В.И. К вопросу о влиянии осадков и температуры воздуха на прирост сосны / В.И. Рубцов, А.М. Ильин // Научные записки Воронежского лесотехнического института. - Воронеж, 1956. -Т. 15. - С. 57-62.
3. Государственный доклад о состоянии окружающей среды за 2010 г. - Казань, 2011. - 435 с.
4. Изменения в биогеоценозах центральной части Брянской области после летней жары 2010 года / В.П. Иванов [и др.] // Вестник ПГТУ. Лес. Экология. Природопользование. - 2013. -№ 1. - С. 25-35.
5. Методические рекомендации по надзору, учету и прогнозу массовых размножений стволовых вредителей и санитарного состояния лесов. МПР РФ, ФАЛХ. - Пушкино : ВНИИЛМ, 2006. -108 с.
6. Образование и затухание очагов куртинного усыхания сосны обыкновенной (сообщение 2) / И.Н. Павлов [и др.] // Хвойные бореальной зоны. -2013. - XXXI, № 1-2. - С. 46-53.
7. Краснобаева К.В. Способы реконструкции густых культур сосны, созданных в экстремально неблагоприятных условиях / К.В. Краснобаева, Х.Г. Мусин, И.К. Сингатуллин // Экологические основы рационального лесопользования в Среднем Поволжье : матер. науч.-практич. конф. - Йошкар-Ола : МарГТУ, 2002. - С. 121-123.
8. Павлов И.Н. Распределение деревьев сосны обыкновенной по диаметру в очагах интенсивного биогенного воздействия / И.Н. Павлов, О.А. Барабанова, А.Г. Миронов. - Хвойные бореальной зоны, 2006. - Т. XXIII. - № 3. - С. 0-37.
9. Сингатуллин И.К. Сравнительная оценка густых культур сосны и березы на дерново-карбонатных почвах лесостепи Республики Татарстан / И.К. Сингатуллин, К.К. Краснобаева // Современные проблемы создания молодых лесов в Среднем Поволжье : матер. науч.-практ. конф. -Йошкар-Ола, МарГТУ, 1999. - С. 66-68.
Сингатуллин Ирек Кирамович, канд. с.-х. наук, доцент, Казанский ГАУ, [email protected].
References
1. Lesnoj plan Respubliki Tatarstan. - Kazan', 2015. - 296 s.
2. Rubcov V.I. K voprosu o vliyanii osadkov i temperatury vozduxa na prirost sosny / V.I. Rubcov, A.M. Iljin // Nauchnye zapiski Voronezhskogo le-sotexnicheskogo instituta. - Voronezh, 1956. - T. 15. -S. 57-62.
3. Gosudarstvennyj doklad o sostoyanii okruz-hayushhej sredy za 2010 g. - Kazan', 2011. - 435 s.
4. Izmeneniya v biogeocenozax central'noj chasti Bryanskoj oblasti posle letnej zhary 2010 goda / V.P. Ivanov [i dr.] // Vestnik PGTU. Les. E'kologiya. Prirodopol'zovanie. - 2013. - № 1. - S. 25-35.
5. Metodicheskie rekomendacii po nadzoru, uchyotu i prognozu massovyx razmnozhenij stvolovyx vreditelej i sanitarnogo sostoyaniya lesov. MPR RF, FALX. - Pushkino : VNIILM, 2006. - 108 s.
6. Obrazovanie i zatuxanie ochagov kurtinnogo usyxaniya sosny obyknovennoj (soobshhenie 2) / I.N. Pavlov [i dr.] // Xvojnye boreal'noj zony. -2013. - XXXI, № 1-2. - S. 46-53.
7. Krasnobaeva K.V. Sposoby rekonstrukcii gustyx kul'tur sosny, sozdannyx v e'kstremal'no ne-blagopriyatnyx usloviyax / K.V. Krasnobaeva, X.G. Musin, I.K. Singatullin // E'kologicheskie os-novy racional'nogo lesopol'zovaniya v Srednem Po-volzh'e : mater. nauch.-praktich. konf. - Joshkar-Ola : MarGTU, 2002. - S. 121-123.
8. Pavlov I.N. Raspredelenie derev'ev sosny obyknovennoj po diametru v ochagax intensivnogo biogennogo vozdejstviya / I.N. Pavlov, O.A. Bara-banova, A.G. Mironov. - Xvojnye boreal'noj zony, 2006. - T. XXIII. - № 3. - S. 0-37.
9. Singatullin I.K. Sravnitel'naya ocenka gustyx kul'tur sosny i berezy na dernovo-karbonatnyx poch-vax lesostepi Respubliki Tatarstan / I.K. Singatullin, K.K. Krasnobaeva // Sovremennye problemy soz-daniya molodyx lesov v Srednem Povolzh'e : mater. nauch.-prakt. konf. - Joshkar-Ola, MarGTU, 1999. -S. 66-68.
Singatullin Irek Kiramovich, Cand. Agr. Sci., Ass. Prof., Kazan SAU, [email protected].
