CC BY
34
Хвойные бореальной зоны, XXXII, № 1 - 2, 2014
УДК 630*0.434
ВЫЖИВАЕМОСТЬ ВСХОДОВ СОСНЫ И ЛИСТВЕННИЦЫ НА ГАРЯХ
Т.А. Матвеева, Е.О. Бакшеева
ФГБОУ ВО «Сибирский государственный технологический университет» 660049 Красноярск, пр. Мира, 82, e-mail: [email protected]
Рассматриваются особенности возобновительного процесса в светлохвойных ценозах подтаежного пояса после пожаров разной силы. Изучено влияние возраста гарей, а, следовательно, и изменений условий возобновительной среды на появление всходов древесных растений и их сохранность. Более благоприятные лесовозобновительные условия формируются на участках, пройденных сильными низовыми пожарами, поскольку здесь в максимальной степени ослабляются конкурентные отношения пирогенной генерации светлохвойных пород и древесной, а также травянистой растительности коренного экотопа. Число всходов лесообразующих пород на этих участках в несколько раз превышает таковое на площадях, где наблюдалась меньшая степень разрушения растительного сообщества и отмершей напочвенной органики.
Прослежена выживаемость растений, появившихся на следующий год после пожара, до достижения ими возраста 5 лет. Установлено, что подавляющее количество всходов отмирает уже на второй год. Даже в оптимальных условиях, где негативный прессинг со стороны сохранившихся после огневого воздействия материнских особей минимален, сохранность молодых растений не превышает 33-35 %.
Ключевые слова: подтаежный пояс, светлохвойные ценозы, разнотравная серия типов леса, послепожарное лесовозобновление, сохранность всходов
Discusses the features of renewal process cenoses in light-coniferous subtaiga zone after fires of different forces. The effect of the age of fire and, consequently, changes in the terms of renewal of the medium on the emergence of seedlings of woody plants and their safety. More favourable forest regeneration conditions are formed at the areas traversed strong lower fires, because here the maximum extent weakened the competitive relationship pyrogenic generation in coniferous species and woody and herbaceous vegetation indigenous ecotope. The number of seedlings of forest tree species on these sites several times higher than in the squares, where there was a lower degree of destruction of plant communities and dead soil organic matter.
Traced the survival of plants, which appeared the following year after the fire, until they reach the age of 5 years. It is established that the vast number of seedlings dying in the second year. Even in optimal conditions, where the negative pressure from the remained after the fire exposure of the parent individuals is minimal, the safety of young plants does not exceed 33-35 %.
Keywords: a sub taiga belt, light-needle coenosises, forb series of forest types, a pyric reforestation, remainance of shoots
ВВЕДЕНИЕ
В разнотравной серии типов леса пожары способствуют появлению обильных всходов лесообразующих пород (Ма^ееуа, 2009). Огонь ослабляет корневую конкуренцию с материнским древостоем, подлесочным ярусом и травяно-кустарничковым покровом. Сильный огонь готовит прекрасное ложе для семян, выжигая лесную подстилку, препятствующую укоренению проростков. Поэтому на гарях, где нет недостатка семенного материала, число всходов может достигать нескольких сотен тысяч экземпляров на 1 га (Бузыкин, 1965).
Оценивая естественное возобновление на пройденных огнем площадях, зачастую учитывают и растения первого года жизни. Однако эти особи весьма неустойчивы к неблагоприятным факторам среды (экстремальные температуры воздуха и на поверхности почвы, сухость или переувлажнение верхней части субстрата и др.), и потому отмечается их массовая элиминация.
В связи с этим, в оценке послепожарного состояния возобновительного процесса и, в частности, плотности (густоты) пирогенной генерации, очень важным является вопрос учета всходов при определении общей численности молодого поколения. Суть такой постановки заключается в том, что всходы своей воз-
растной группой зачастую существенно превышают густоту растений старшего возраста и потому дают неадекватное представление о лесовозобновитель-ном потенциале экотопа. Это характерно для растительных сообществ, где огонь ослабил конкурентные отношения, и ценотические факторы не блокируют заселение площади.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследования выживаемости всходов светлох-войных пород проводили в сосново-лиственничных лесах подтаежного пояса Манско-Канского лесора-стительного округа Восточно-Саянской провинции. Объектами наблюдения служили насаждения разнотравной серии типов леса, пройденные низовыми пожарами в 1999 г., и беспожарные фитоценозы.
Подбирали участки, на которых эдификаторную роль играли сосна (Pinus sylvestris L.) или лиственница (Larix sibirica Ledeb.), схожие по сценарию развития лесообразовательного процесса. Сходство обеспечивали однородные лесовозобновительные и лесорастительные условия территорий, где действовали пожары одинаковой силы. На двух участках (номера 1 и 2) пожары были сильные, - в результате выгорела лесная подстилка и существенно поврежден живой напочвенный покров, отмечена гибель
деревьев. На участках 3 и 4 пожары средней силы, и здесь огонь не причинил значительного вреда растительному сообществу. Тем не менее, на пожарище частично уничтожен фитодетрит, а позиции травяного покрова ослаблены.
Местоположение участков ровное, либо это пологие (3-50) склоны разных экспозиций, крутизна
которых не оказывает заметного влияния на изменение параметров горения при пожарах (Бакшеева и др. 2003; Матвеева, Матвеев, 2008). На основании натурного обследования территорий, была составлена характеристика древесных ценозов на гарях (участки 1-4) и контрольном участке № 5 (таблица 1).
Таблица 1 - Характеристика древостоев
№ участка Состав древостоев Высота, м Диаметр, см Возраст, лет Полнота Бонитет
1 10Л+С 24,8 38,7 150 0,43 III
2 8С2Л 21,9 22,4 25,3 25,6 105 100 0,38 III
3 9Л1С 25,1 31,7 125 0,62
24,3 30,3 120 III
4 10Сед.Л 23,2 35,4 165 0,57 III
5 6Л4С 24,0 22,9 36,9 33,3 140 145 0,59 III
Участки представлены спелыми лиственнично-сосновыми древостоями, полнотой 0,38-0,62, сомкнутостью крон 0,5-0,7. Как отмечает А.В. Побединский (Побединский, 1964), в таких насаждениях может быть наибольшее количество подроста.
На контрольном участке возобновление главных пород слабое. Подлесок редкий (сомкнутость 0,2-0,3), доминирующая роль принадлежит спирее средней (Spiraea media Franz Schmidt), шиповнику иглистому (Rosa acicularis Lindl.), рябине сибирской (Sorbus sibirica Hedl.). В хорошо развитом напочвенном покрове обилие видов лесного и лугового разнотравья.
Закладку и описание пробных площадей осуществляли в соответствии с общепринятыми методами (Анучин, 1971; Сукачев, Зонн, 1961). Количество пробных площадей на каждом участке - не менее трех. Живой напочвенный покров описывали по ярусам, определяя его видовой состав, обилие, проективное покрытие. Характеризуя подлесок, указывали породу, густоту и распределение по площади.
Всходы и самосев на участках, пройденных огнем, и в беспожарном ценозе оценивали на 25-30 постоянных учетных площадках размером 1*1 м, обозначенных колышками. Величина площадок и число их достаточны для изучения состояния естественного возобновления в растительных сообществах (Сукачев, 1972; Raunkiaer, 1918). Распределение учетных площадок на пробной площади равномерное. Для обеспечения более точного учета всходов и облегчения перечета, учетные площадки разбивали на мелкие квадраты при помощи квадрат-сетки Л.Г. Раменского (Раменский, 1938) с размерами ячейки 0,1*0,1 м.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Оценивая густоту молодого поколения древесных пород, многие исследователи (Аткин, Аткина, 1994; Поликарпов, 1962; Савин, 1963 и др.) предлагают исключать всходы, мотивируя это значительным отпадом последних уже на второй год. Однако при этом в большинстве публикаций нельзя про-
следить сохранность конкретных всходов, так как приводятся данные о численности разных возрастных групп, безотносительно к их первоначальному количеству.
В связи с этим, мы начинали наблюдения на следующий год (2000 г.) после огневого воздействия, и продолжали в течение последующих четырех лет. Таким образом, была прослежена выживаемость растений, появившихся на следующий год после пожара, до достижения ими возраста 5 лет.
Чтобы установить влияние возраста гарей, а, следовательно, и изменений условий возобновительной среды на появление всходов древесных пород и их сохранность, спустя 4 года после первого учета, в 2004 г., наблюдения повторили. Рядом с учетными площадками 2000 г. заложили новые таких же размеров.
Работы осуществляли в конце августа-начале сентября, до наступления фазы расцвечивания хвои у лиственницы. Принимая во внимание достаточную влажность вегетационных периодов (большая часть годовых осадков в районе исследований выпадает летом), можно утверждать, что все семена, имеющие здоровый эндосперм, проросли. Вместе с тем, следует отметить, что растения первого года жизни весьма чувствительны к неблагоприятным факторам среды и их выживаемость определяется уровнем комфортности экологических и ценотических условий конкретного местопроизрастания.
Флуктуация погодных факторов (температура и относительная влажность воздуха, количество осадков) в годы учета всходов (2000 и 2004 гг.) в районе исследований была в пределах нормы, то есть не превышала среднюю многолетнюю. Глазомерная оценка урожая показала, что, как и в год пожара, се-меношение древесных пород на опытных участках было хорошее. Следовательно, условия обсеменения пройденных огнем площадей перед появлением всходов также можно признать одинаковыми или достаточно близкими. Результаты учетов представлены в таблице 2.
Хвойные бореальной зоны, XXXII, № 1 - 2, 2014
Таблица 2 - Выживаемость всходов и самосева на опытных участках
№ участка
Кол-во всходов, т.шт./га
Кол-во самосева, т.шт./га
Возраст самосева, лет
3
4
Первый учет (2000-2004 гг.)
1 51,7±4,34 17,1±1,40 33 12,5±1,12 24 11,3±0,88 22 99±0,71 19
2 66,3±4,06 23,0±2,43 35 17,8±1,31 27 17,0±1,86 26 15,4±1,07 23
3 19,1±2,08 36±0,42 19 28±0,31 15 2,5±0,19 13 2,0±0,23 10
4 14,7±1,39 19±0,17 13 14±0,16 10 12±0,09 8 0,7±0,06 5
5 8,3±0,66 08±0,07 10 0,7±0,06 8 0,5±0,05 6 0,4±0,03 5
Второй учет (2004-2008 гг.)
1 32,4±3,75 61±0,74 19 4,1±0,49 13 31±0,40 10 1,9 ±0,17 ¿Г
2 22,9±1,94 37±0,51 16 34±0,31 15 2,0±0,19 9 6 1,4±0,10 ¿Г
3 12,5±1,43 15±0,14 12 10±0,13 8 0,8±0,09 6 6 М±0,05 3
4 9,6±0,77 09±0,08 9 0,5±0,05 5 -
5 5,4±0,61 04±0,06 7 0,3±0,03 5 0,2±0,03 8 -
Примечание: в знаменателе - количество самосева в % от числа всходов.
Полученные материалы позволяют оценить успешность заселения лесных участков новым поколением сосны и лиственницы и сохранность молодых особей древесных пород в гаревых экотопах подтаежного пояса. Сильные пожары оказывают выраженное воздействие на состав и свойства лесовозобновительной среды, как надземной, так и корнеобитаемой, существенно изменяя ее биологическую активность. Иллюстрацией корректности такого тезиса является плотность (густота) однолетних растений в первый послепожарный год и их выживаемость в последующий период.
Можно утверждать, что более благоприятные возобновительные условия формируются на участках, где огонь в максимальной степени ослабил ценотический прессинг со стороны древесных пород и живого напочвенного покрова. Пожары существенно нарушили пространственную структуру местообитания коренной ассоциации. Это в равной мере относится к насаждениям обеих светлохвойных формаций (участки 1 и 2).
Учет 2000 г. показал, что количество всходов сосны и лиственницы на этих участках в 2,7-4,5 раза превышает таковое на площадях, где действовали пожары средней силы, а значит, наблюдалась меньшая степень разрушения растительного сообщества и фитодетрита (участки 3 и 4). Логично предположить, что в последнем случае проявляется больший эффект различных мешающих влияний, блокирующих закрепление проростков в минеральном грунте и их дальнейший рост и развитие.
Наибольший отпад молодых особей отмечается на второй год учета. В оптимальных условиях пироген-ных экотопов сохранилась лишь третья часть (33-35 %) прошлогодних всходов, численность которых в последующие годы продолжала снижаться. Но значи-
тельно хуже сложилась ситуация на участках 3 и 4, где борьба за жизненно важные ресурсы среды остается достаточно напряженной. Материнский древостой, а также слабо поврежденный травяной покров, быстро восстанавливающий свои позиции после огневого воздействия, забирают из почвы влагу и питательные вещества, тем самым способствуя элиминации новой генерации светлохвойных пород.
На гарях 5-летней давности, где сильный пожар уничтожил подлесок и напочвенный покров, отдельные побеги кустарников только начали отрастать и не оказывают негативного действия на возобновление сосны и лиственницы. Но травяно-кустарничковый ярус интенсивно восстанавливается и занимает жизненное пространство ранее свободной территории. Следствием этого является уменьшение, по сравнению со свежей гарью, численности всходов на пробных площадках. Статистическая обработка материалов показала достоверность различия.
Наши исследования подтверждают высказывание В.В. Огиевского (Огиевский, 1971) о решающей роли самосева, появившегося в течение первых пяти лет после гибели материнского древостоя.
Характеризуя видовой состав и обилие трав на старых гарях (участки 3 и 4), надо отметить, что он практически одинаков с контролем. Слабое огневое воздействие позволило напочвенному покрову восстановить свое присутствие до уровня допожарного фитоценоза. И лишь меньшая толщина лесной подстилки способствовала некоторому повышению возобновительного потенциала участков относительно беспожарного насаждения. Однако это не предотвратило впоследствии значительный отпад самосева на пройденных огнем площадях.
2
5
ВЫВОДЫ
Приведенные материалы свидетельствуют о том, что в светлохвойных ценозах подтаежного пояса пожары формируют среду, благоприятную для появления молодого поколения лесообразующих пород. Уровень трансформации древостоя и подпологовых ярусов, выступающих очевидным элиминирующим фактором в растительном сообществе, зависит от силы и характера пирогенного воздействия, определяющего различные состояния взаимодействия и конкуренции в фитоценозе.
Выполненные исследования дают основания утверждать, что подавляющее количество всходов отмирает уже на второй год. Такое положение характерно как для первого, так и для второго учета, то есть для гарей разной давности. У особей старшего возраста защитные функции организма повышаются и растения становятся менее уязвимы к неблагоприятным внешним явлениям. В соответствии со сказанным можно сделать вывод о том, что при учете естественного возобновления всходы надо исключать из общего числа новой генерации древесных пород, как экземпляры, не имеющие существенного биологического и хозяйственного значения.
Учет всходов искажает в методическом аспекте определение реального возобновительного потенциала конкретного лесного участка, поскольку создает иллюзию хорошей перспективы послепожарного заселения площади самосевом древесных пород.
Информация о численности растений первого года жизни будет полезной при изучении биологических особенностей древесных пород в различных экологических условиях.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Анучин, Н.П. Лесная таксация / Н.П. Анучин. - М.: Лесная
пром-ть, 1971. - 512 с. Аткин, А.С.. Возобновление и размещение подроста под пологом южно-таежных лесов / А.С. Аткин, Л.И. Атки-на // Структура и динамика таежных лесов. - Новосибирск: ВО «Наука», 1994. - С. 71-96.
Бакшеева, Е.О. Влияние низовых пожаров на возобновление в среднетаежных лиственничниках Красноярского края / Е.О. Бакшеева, А.М. Матвеев, П.М. Матвеев, Д.А. Селин. - Красноярск: СибГТУ, 2003. - 194 с.
Бузыкин, А.И. Влияние густоты материнского древостоя на возобновление сосны в Восточном Забайкалье / А.И. Бузыкин // Лесоводственные мероприятия по повышению продуктивности лесов: Материалы научной конференции по изучению лесов Сибири и Дальнего Востока. - Красноярск, 1965. - С. 39-44.
Матвеева, Т.А. Пожары в горных лесах средней и южной тайги / Т.А. Матвеева, А.М. Матвеев. - Красноярск: ДарМА, 2008. - 213 с.
Огиевский, В.В. Об эффективности лесовосстановитель-ных мероприятий в горных сосновых лесах Сибири и Забайкалья / В.В. Огиевский // Географические аспекты горного лесоведения и лесоводства. - Вып. 2. Чита: Изд-во Забайкал. филиала геогр. об-ва, 1971. -С. 73-76.
Побединский, А.В. Рубки главного пользования / А.В. Побединский. - М.: Лесная пром-ть, 1964. - 210 с.
Поликарпов, Н.П. Формирование сосновых молодняков на концентрированных вырубках / Н.П. Поликарпов. -М.: Изд-во АН СССР, 1962. - 172 с.
Раменский, Л.Г. Введение в комплексное почвенно-гео-ботаническое исследование земель / Л.Г. Раменский. -М.-Л.: Сельхозгиз, 1938. - 620 с.
Савин, Е.Н. Естественное возобновление в сосняках Красноярского Приангарья / Е.Н. Савин // Материалы по изучению лесов Сибири и Дальнего Востока. -Красноярск, 1963. - С. 169-177.
Сукачев, В.Н. Избранные труды. Основы лесной типологии и биогеоценологии / В.Н. Сукачев. - Т. 1. - Л.: Наука, 1972. - 420 с.
Сукачев, В.Н. Методические указания к изучению типов леса / В.Н. Сукачев, С.В. Зонн. - М.: Изд-во АН СССР, 1961. - 144 с.
Matveeva, T.A. Economic and ecological aspects of assistance to the natural regeneration / T.A. Matveeva // Economics of forestry and forest sector: actual problems and trends. International seminar, March 26-27, 2009, Petersburg, Russia. - P. 79-80.
Raunkiaer, C. Recherches, statistiques sur les formations vegetales / C. Raunkiaer. Det. Kgl. Danske Vid. Sel. Biol. Medd., 1, 3, 1918. - 80 p.
Поступила в редакцию 25.12.13 Принята к печати 26.05.14
