CC BY
105
33. Wilkinson P.F., Shank C.C. Range relationships of muskoxen and caribou in northern Banks Island in summer // A study of interspecies competition. Edmonton. Alberta. - 1974. - Vol. 3. - 306 p.
34. Wilson K. J. Spatial scales of musk ox resource selection in late winter // Thesis, University of Alaska, Fairbanks, Alaska. - USA, 1992. - P. 17-20.
35. Yunusbaev, U.B., Musina, L.B. & Suyundukov, Y.T. Dynamics of steppe vegetation under the effect of grazing by different farm animals // J. Ecol., 2003. - Vol. 34. - P. 43-46.
36. Zellmer I.D., Clauss M.J., Hik D.S., Jefferies R.L. Growth responses of arctic graminoids following grazing by captive lesser snow geese Oecologia, 1993. - Vol. 93. - P. 487-492.
----------♦-------------
УДК 630. 114.351(045) Н.В. Бурова
ТРАНСФОРМАЦИЯ ЛЕСНОЙ ПОДСТИЛКИ В ЕЛЬНИКАХ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ АНТРОПОГЕННЫХ НАГРУЗОК
В статье отражены особенности трансформации лесной подстилки в пригородных ельниках черничных под воздействием рекреационных нагрузок и рубок ухода в условиях северной подзоны тайги.
Ключевые слова: лесная подстилка, запас подстилки, твердость почвы, рекреационная дигрессия, рубки ухода, ельники черничные.
N.V. Burova
FOREST FLOOR TRANSFORMATION IN SPRUCE FORESTS UNDER THE INFLUENCE OF ANTHROPOGENOUS LOADINGS
The peculiarities of forest floor transformation in the suburban bilberry spruce forests under the influence of recreational loadings and felling of care in the taiga northern subzone conditions are given in the article.
Key words: forest floor, forest floor supply, soil hardness, recreational digression, felling of care, bilberry spruce forests.
Лесная подстилка представляет собой особый и в определенной степени независимый компонент биогеоценоза [1-3]. Состояние подстилки определяет прорастание семян и лесовосстановление, в ней распространены корни растений. Некоторые растения живут только за счет питательных веществ и влаги, получаемых из лесной подстилки. Антропогенные нагрузки приводят к трансформации, а порой и к уничтожению лесной подстилки, которая является важным компонентом лесного биогеоценоза.
Одним из факторов нарушения естественных экосистем является фрагментация, т.е. процесс, при котором сплошная площадь сообщества одновременно сокращается и распадается на два или более фрагмента [4, 5]. Фрагментация сильно увеличивает долю пограничных местообитаний по отношению к внутренним. Эти пограничные, «опушечные», микросреды отличаются от внутренней лесной части фрагментов.
Цель и задачи исследования
Цель: исследование изменения состояния лесной подстилки под воздействием антропогенных нагрузок в пригородных ельниках черничных.
Задачи:
1) выявить влияние рекреационных нагрузок и выборочных рубок на состояние лесной подстилки;
2) изучить влияние фрагментации лесных фитоценозов в ходе антропогенных воздействий на состояние лесной подстилки.
Методы исследования
В ходе исследований заложено 37 почвенных разрезов. Описание почвы производилось с учетом ОСТ 56-81-84 [6] и рекомендаций И.Ф. Гаркуши [7], В.Н. Сукачева, С.В. Зонна [8]. Определение запасов лесной подстилки осуществлялось отбором проб шаблоном (диаметром 15,5 см) в пятидесятикратной повторности, что, по данным Л.О. Карпачевского [9, 10], обеспечивает точность 10% с вероятностью 95%. Твердость почвы определялась твердомером И.Ф. Голубева [11] в 40-50-кратной повторности.
Исследование состояния лесной подстилки осуществлялось в пригороде Архангельска (северная подзона тайги) на 48 пробных площадях. Объектами исследований служили средне- и высокополнотные, низко-бонитетные, разновозрастные (УМХ классов возраста) ельники черничные, находящиеся на разных стадиях рекреационной дигрессии. Для установления степени рекреационной дигрессии использовалась пятистадийная шкала Н.С. Казанской, В.В. Ланиной и Н.Н. Марфенина [12]:
1. Ненарушенная пружинящая под ногами подстилка, характерное для данного типа леса состояние всех ярусов.
2. Тропинки занимают не более 5% площади. Начинается вытаптывание подстилки и проникновение опушечных видов под полог леса.
3. Выбитые участки занимают до 10-15% площади. Мощность подстилки значительно уменьшена. Последнее обстоятельство вместе с увеличением освещенности, связанным с начавшимся изреживанием верхнего полога, подроста и подлеска, приводит к внедрению луговых и даже сорных видов под полог леса.
4. Лесной биогеоценоз приобретает своеобразную структуру, заключающуюся в чередовании куртин подроста и подлеска, отграниченных полянами и тропинками. На полянах полностью разрушается подстилка, появляются луговые травы, происходит задернение почвы. Подрост остается только под защитой куртин, жизненность его очень низкая. Выбитые участки занимают 15-20% площади.
5. Выбитая площадь увеличивается до 60-100% территории. Значительная часть площади лишена растительности, сохраняются лишь фрагменты сорняков и однолетников. Подрост почти полностью отсутствует. Резко увеличена освещенность под пологом. Все сохранившиеся взрослые деревья - больные или с механическими повреждениями, у значительной части корни обнажены и выступают на поверхность почвы.
Основными видами антропогенного воздействия на состояние лесной подстилки в пригородных лесах являются рекреационные нагрузки и рубки леса.
В результате постоянного вытаптывания в ельниках черничных значительно уменьшается мощность слоя лесной подстилки (рис.).
Мощность лесной подстилки в ельниках черничных на разных стадиях рекреационной дигрессии
Толщина лесной подстилки сокращается с 5,8 см в условиях отсутствия или слабого рекреационного пресса до 1,6 см на участках с высокой рекреационной нагрузкой (выявленные различия статистически дос-
Результаты исследования
0
товерны, так как tф=5,26-23,55>tst=2,01 при Р=0,95). В наиболее нарушенных ельниках лесная подстилка часто отсутствует, здесь происходит формирование дернины за счет вселения под полог леса луговых видов.
Свойства подстилки в лесу варьируют в зависимости от типа парцеллы, а в ее пределах - в зависимости от удаления к периферии от ее «организатора» (дерева, середины лесного окна и др.).
Под воздействием рекреационных факторов в лесу происходит формирование особой структуры почвенного покрова, отличающейся от структуры, характерной для ненарушенного сообщества. Сеть тропинок делит лесной биогеоценоз на ряд фрагментов, различающихся по степени вытоптанности. На IV и V стадиях рекреационной дигрессии образуются так называемые куртинно-полянные комплексы [12] - это своеобразные растительные группировки, в которых плотные древесно-кустарниковые куртины чередуются с олугове-лыми полянами. При этом происходит расчленение древостоя и формирование мозаичного чередования лесных фитоценозов, представленных куртинами подроста и подлеска, которые называют биогруппами, с фитоценозами открытых полян.
На ненарушенных участках ельников черничных мощность подстилки составляет 5,3±0,21см (табл. 1), что практически соответствует естественным сообществам данного типа (см. рис.). По мере продвижения от центра естественной куртины к вытоптанным участкам мощность подстилки сокращается около троп до
1,6 см, на тропах до 0,9 см, т.е. в 3,3 и 5,8 раз соответственно (отмеченные различия статистически достоверны, так как tф=6,14—25,47>tst=2,01 при Р=0,95). На наиболее нарушенных участках леса подстилка разрушается и исчезает совсем.
Таблица 1
Некоторые свойства лесной подстилки на различных участках рекреационных ельников черничных
Часть сообщества Мощность, см Твердость, кг/см2
Ненарушенные участки 5,3±0,21 6,0±0,19
Около тропы 1,6±0,14 8,3±0,39
Тропа 0,9±0,14 15,6±0,65
На вытоптанных участках возрастает твердость почвы. Так, если в ненарушенной части сообщества твердость почвы составляет 6,0±0,19 кг/см2, то около троп этот показатель увеличивается в 1,4 раза, на тропах - в 2,6 раза.
Выявлено изменение запасов лесной подстилки на разных участках ельников черничных, подверженных наиболее сильным рекреационным нагрузкам. На сохранившихся ненарушенными участках ельников запас подстилки сходен с естественными сообществами - 4811±211,8 г/м2 (табл. 2). На вытоптанных площадях запас подстилки сокращается в два раза. Одновременно с этим при движении от центра неповрежденной куртины к тропе возрастает среднее квадратичное отклонение, которое характеризует степень рассеяния ряда распределения.
Таблица 2
Запас лесной подстилки на различных участках рекреационных ельников черничных
Часть сообщества Среднее значение с ошибкой, г/м2 Среднее квадратичное отклонение Коэффициент изменчивости, % Точность, % Достоверность среднего значения
Ненарушенные участки 4811±211,8 1497,5 31,1 4 22,7
Около тропы 3245±274,1 1937,9 59,7 8 11,8
Тропа 2294±277,2 1959,9 85,4 12 8,3
Запасы лесной подстилки имеют высокую изменчивость, что отмечалось другими исследователями [3] и подтверждается нашими данными. Причем по мере увеличения рекреационных нагрузок коэффициент изменчивости увеличивается. На ненарушенных участках ельников черничных запас подстилки характеризуется большой изменчивостью (31,1%), а на тропах уже очень большой (85,4%).
Существенное влияние на состояние почвы и условия почвообразования в пригородных лесах оказывают рубки, которые в той или иной степени приводят к изменению свойств почв и композиции почвенного покрова.
Исследованные ельники черничные пройдены выборочными рубками ухода слабой интенсивности (11-20%). Рубки проводили коридорным способом, прорубая технологические коридоры шириной 4 м через каждые 40 м.
Лесные почвы очень чувствительны к повреждению в процессе лесосечных работ, причем различные участки лесосеки повреждаются в разной степени. Сразу же после рубки создается пестрая картина: те или иные нарушения чередуются с пасеками, на которых сохраняются почти ненарушенные участки. Создается очень неоднородный фон, отражающийся в сложном строении лесного биоценоза и, следовательно, почвенного покрова.
Во время рубки происходит сокращение мощности лесной подстилки и уплотнение верхних горизонтов почвы. При коридорном способе рубки на разных участках нарушенного сообщества данные показатели различны (табл. 3). Мощность подстилки после рубки в ельниках черничных колеблется от 5,6±0,25 см на пасеках до 2,3±0,16 см в колеях. Твердость почвы на пасеках сходна с ненарушенными ельниками черничными - 5,3±0,24 кг/см2. На волоках твердость увеличивается до 7,4±0,33 кг/см2. Наибольшая твердость отмечена в колее - 9,4±0,58 кг/см2. Попарное сравнение этих величин доказало статистическую достоверность различий между ними ^ф=3,0-6,5> ^=1,99 при Р=0,95).
Таблица 3
Некоторые свойства лесной подстилки в пройденных рубками ельниках черничных
Часть сообщества Мощность, см Твердость, кг/см2
Пасека 5,6±0,25 5,3±0,24
Волок 4,6±0,17 7,4±0,33
Колея 2,3±0,16 9,4±0,58
Межколейное пространство 5,1±0,20 6,3±0,21
Таким образом, в рекреационных лесах важным фактором формирования структуры почвенного покрова является антропогенный фактор, который приводит к неизбежной фрагментации почвенного покрова.
В ходе антропогенных воздействий в лесных биогеоценозах нарушается структура почвенного покрова: исчезает естественная парцеллярная мозаичность сообщества и возникает антропогенная мозаичность.
Литература
1. Зонн С.В. Почва как компонент лесного биогеоценоза // Основы лесной биогеоценологии. - М., 1964. -С.38-56.
2. Сукачев В.Н. Избранные труды. Т.3. Проблемы фитоценологии. - Л.: Наука, 1975. - 543 с.
3. КарпачевскийЛ.О. Лес и лесные почвы. - М.: Лесн. пром-сть, 1981. - 264 с.
4. Shafer C.L. Nature Reserves: Island Theory and Conservation Practice. - Washington: Smithsonian Institution Press, 1990.
5. Reed R.A., Johnson-Barnard J., Baker W.L. Contribution of roads to forest fragmentation in the Rocky
Mountains // Conservation Biology. - 1996. - № 10. - Р. 1098-1107.
6. ОСТ 56-81-84. Полевые исследования почвы. Порядок и способы проведения работ, основные требо-
вания к результатам. - М.: ЦБНТИ Гослесхоза СССР, 1984. - 60 с.
7. Гаркуша И.Ф. Почвоведение. - М.: Сельхозиздат, 1961. - 352 с.
8. Сукачев В.Н., Зонн С.В. Методические указания к изучению типов леса. - М.: АН СССР, 1961. - 144 с.
9. Карпачевский Л.О. Некоторые особенности разложения лесного опада // Проблемы лесного почвове-
дения. - М.: Наука, 1973. - С.51-66.
10. Карпачевский Л.О. Жизнь почвы. - М.: Знание, 1989. - 64 с.
11. Практикум по земледелию / И.П. Васильев [и др.]. - М.: КолосС, 2004. - 424 с.
12. Казанская Н.С., Ланина В.В., Марфенин Н.Н. Рекреационные леса. - М.: Лесн. пром-сть, 1977. - 96 с.
