Особенности роста березы повислой (Betula pendula Roth.) в чистых и смешанных фитоценозах на южном черноземе в условиях степи

Территория района исследований занимает вместе с Июсской и Джиримской степями большую часть Чулымо-Енисейской впадины – самой северной из трех впадин, входящих в состав Минусинской котловины. Рельеф степи весьма неоднороден и представлен низкогорными, холмистыми, сопочными и равнинными формами. Равнинных участков очень мало, и они приурочены к долинам рек, и межсопочным приозерным депрессиям. В центральной части степи высота над уровнем моря составляет 280–340 м, наибольшая высота – 400–500 м. Основными чертами агролесопроизводственной характеристики южных черноземов является низкое содержание питательных веществ, бесструктурность, неблагоприятный водный режим, более сносный тепловой режим, из-за чего растения часто страдают от почвенной засухи наряду с атмосферной [4].

Осадков в степях Хакасии выпадает меньше, чем в европейской части страны, при сравнительно высокой испаряемости. Так, на территории курорта, где велись исследования, выпадает в среднем в год всего 311 мм осадков, в том числе 41 мм, или 13 % годовой суммы, в межвегетационный период. В Сибири также заметно меньше продолжительность вегетационного периода, которая в районе исследований в среднем составляет 151 день. Среднегодовая температура составляет –0,4˚С. Весенний и осенний переходы от холода к теплу и от тепла к холоду более короткие и резкие. Сибирская весна сухая с частыми возвратами холодов, сопровождающимися заморозками на почве. Растительность представлена абсолютным господством травянистых группировок с весьма незначительным участием лесных. Кроме луговой растительности, в долинах рек значительные площади занимают заросли кустарников (ивняки), долинные тополевые и иво-березовые леса, низинные осоковые и тростниковые болота. По северным склонам сопок и невысоких гор размещаются березовые и лиственничные перелески, заросли степных кустарников.

При благоприятных условиях берёза достигает 25–30 м в высоту и до 80 см в диаметре. Корневая система берёзы сильно развита, но проникает в почву неглубоко, поэтому деревья нередко подвергаются ветровалу. Чаще связана с бедными, хорошо дренированными почвами. В полезащитных полосах Южно- го Татарстана на серых и черноземовидных суглинистых почвах средняя высота березы в возрасте 7 лет достигала 5,5 м, а максимальная – 6,4 м.

В Карасукском районе Новосибирской области на южных черноземах 30-летняя береза в лесных полосах достигает высоты 13–15 м. Если в лесостепи и черноземной степи береза растет достаточно хорошо и продолжительность ее жизни составляет 40–60 лет, то по мере продвижения на юг и ухудшения лесорастительных условий рост ее в высоту значительно снижается, а продолжительность жизни резко падает. Так, в районе города Камышина на темно-каштановых почвах продолжительность жизни березы в лесных полосах не превышает 20 лет [2]. Обширные исследования были проведены в Воронежском лесотехническом институте, которые подтвердили долговечность березы в защитных насаждениях. В Тамбовской области, напр-мер, обследована садозащитная полоса из березы, которая в возрасте 65 лет имела высоту 22,0 м и средний диаметр 36,0 см. Древостой ее не имеет признаков усыхания, а на деревьях не отмечено стволовой гнили. В парке на территории Льговской селекционной станции Курской области на влажных черноземах произрастают березы возрастом около 50 лет. Они обладают высокой энергией роста и не имеют признаков усыхания. Средняя высота их составляет 25–27 м, диаметр – 32–34 см [3].

Материалы и методы исследований . Материалами исследований было предусмотрено изучение состояния и роста чистых и смешанных фитоценозов березы повислой. Для этих целей был проведен анализ рельефа, почвенного покрова, растительности района исследований. Определено состояние и линейные показатели роста деревьев (высота, диаметр ствола, размеры кроны), рассчитаны статистические показатели для чистых и смешанных насаждений березы повислой, проведено сравнение между рядами, выявлены наиболее оптимальные схемы смешения и размещения деревьев в насаждении. Проведена оценка роста березы повислой в чистых и смешанных фитоценозах степи.

Берёза повислая выращивается в полезащитных лесных полосах как в чистых, так и смешанных, по составу насаждениях. Ширина полосы, междурядий, густота посадки предопределяют рост и состояние древесных растений. Чистые искусственные насаждения из берёзы повислой ( Betula pendula Roth. ) заложены шахматным способом 2-летними сеянцами весной 1972 г. Закладка насаждений велась по предварительно обработанной почве – чернозему южному перевеянному, маломощному легкосуглинистому с признаками солонцеватости. Размещение растений 6×2 м с густотой посадки 833 шт/га. За посадками велись систематические механизированные уходы в диагональных междурядьях, на протяжении первых двух лет – ручные уходы за почвой в посадочных местах. Затем уходы в междурядьях и на закрайках насаждения прекратились. Смешанные искусственные насаждения созданы в 1964 году на участке с развитой черноземовидной супесчаной почвой с мелким погребением. Для посадки использовались 2-летние сеянцы березы повислой и хлысты ивы остролистной. Под пологом древостоя хорошо развивается живой напочвенный покров, высота которого 90–100 см, проективное покрытие 80 %.

Результаты исследований и их обсуждение . В возрасте 36 лет сохранность берёзы повислой в среднем составляет 70,2 %, в том числе в крайних наветренном и подветренном рядах соответственно 55,6 и 100 %, в средних – 58,8 и 66,7 %.

Высота деревьев в фитоценозе изменяется от 4,9 до 13,4 м. Наибольшее среднее значение высоты в чистых насаждениях наблюдается в четвертом подветренном ряду, которое составляет 10,4 м, наименьшее значение во втором центральном ряду – 9,4 м (табл. 1).

Таблица 1

Линейные показатели роста берёзы повислой в зависимости от расположения ряда в чистом фитоценозе

Статистический показатель	Номер ряда
	1		2		3		4
	Высота, м	Диаметр, см	Высота, м	Диаметр, см	Высота, м	Диаметр, см	Высота, м	Диаметр, см
X ср.	10,0	16,0	9,4	13,5	10,0	14,4	10,4	16,6
± m	0,24	0,68	0,40	0,56	0,31	0,88	0,38	0,84
± σ	1,30	3,70	2,18	3,07	1,68	4,79	2,06	4,09
V, %	13,0	23,2	23,2	22,7	16,7	33,4	19,8	27,7
P, %	2,4	4,2	4,2	4,1	3,1	6,1	3,6	5,0
X min	6,3	10,0	4,9	6,4	7,2	7,2	5,7	7,2
X max	11,7	23,8	12,5	20,0	13,2	25,2	13,4	23,2

Диаметр березы изменяется от 6,4 до 25,2 см. Наибольший средний диаметр установлен в подветренном ряду – 16,6 см, наименьшее среднее значение диаметра наблюдается во втором центральном ряду – 13,5 см. Разница в высотах между крайними и центральными рядами изменяется от 0,2 до 10,8 %, диаметра – от 11,3 до 22,6 %. Коэффициент варьирования по высоте колеблется от 13,0 до 23,2 %. Коэффициент варьирования по диаметру колеблется от 22,7 до 33,4 %. Средняя высота по полосе 10,0 м, средний диаметр ствола на высоте 1,3 м – 15,1 см (табл. 2).

Средние показатели роста берёзы повислой в чистом фитоценозе

Таблица 2

Показатель	Статистические данные
	X min	X max	X ср.	± m	± σ	V, %	P, %
Высота, м	6,0	12,7	10,0	0,33	1,80	18,2	3,3
Диаметр ствола, см	7,7	23,1	15,1	0,74	3,91	26,7	4,9

В защитных насаждениях на среднемощных чернозёмах в лесостепной и степной зонах Заволжья берёза в возрасте 39–53 лет имеет среднюю высоту 18,2–22,6 м при среднем диаметре 22,6–29,5 см. Хорошо растет берёза в полезащитных полосах Западной Сибири и Северного Казахстана [2].

В условиях Ширинской степи в возрасте 39 лет высота березы в смешанном искусственном фитоценозе изменяется от 4,5 до 14,8 м. Наибольшее среднее значение высоты в смешанных насаждениях наблюдается в четвертом подветренном ряду, которое составляет 11,4 м, наименьшее значение во втором центральном ряду – 9,9 м (табл. 3). Диаметр березы изменяется от 6,0 до 21,5 см. Наибольший средний диаметр установлен во втором ряду – 13,8 см, наименьшее среднее значение диаметра наблюдается в третьем центральном ряду – 11,5 см.

Линейные показатели роста березы повислой в зависимости от расположения ряда в смешанном фитоценозе

Таблица 3

Статистический показатель	Номер ряда						В среднем в насаждении
	2		3		4
	Высота, м	Диаметр, см	Высота, м	Диаметр, см	Высота, м	Диаметр, см	Высота, м	Диаметр, см
X ср.	11,1	13,8	10,0	11,6	11,4	13,1	10,8	12,8
± m	0,45	0,58	0,24	0,42	0,27	0,50	0,32	0,50
± σ	2,66	3,46	1,40	2,48	1,62	2,98	1,89	2,97
V, %	24,1	25,0	14,0	21,4	14,2	22,8	17,4	23,1
P, %	4,1	4,2	2,4	3,6	2,4	3,9	2,9	3,9
^min	4,5	6,0	7,0	6,4	7,0	7,8	6,2	6,7
^max	14,8	21,5	13,2	16,1	13,9	18,6	14,0	18,7

Разница в высотах между крайними и центральными рядами изменяется от 0,8 до 14,7 %, диаметра – от 13,3 до 19,6 %. Коэффициент варьирования по высоте колеблется от 14,0 до 24,0 %, по диаметру – от 21,4 до 25,0 %. В наибольшей степени в насаждении изменяется диаметр березы повислой.

В смешанном фитоценозе ива остролистная достигает высоты 12,3 м, вдоль ряда кроны полностью сомкнуты, поперек ряда средний диаметр кроны составляет 7,6 м. В чистом и смешанном древостоях у березы повислой (рис. 1) преобладает площадь кроны 7,0 м2 (25,0 и 11,4 % соответственно). В чистом древостое преобладает протяженность кроны 5 м (44,8 %), в смешанном насаждении большинство деревьев имеют протяженность кроны 8 м (23,8 %) (рис. 1). В чистом древостое преобладает диаметр кроны 2,9 м (25,0 %), в смешанном большинство деревьев имеют диаметр кроны 3,1 м (11,4 %) (рис. 2). Средние показатели длины кроны в чистом насаждении больше в третьем ряду на 14,5 %, чем в смешанном, во втором ряду протяженность кроны больше в смешанном насаждении на 10,4 %. Большая протяженность кроны в чистом насаждении определяется шахматным размещением растений с большей площадью питания.

Рис. 1. Распределение деревьев по протяженности кроны в чистом и смешанном искусственных фитоценозах, %

2,0   2,3   2,5   2,8   3,0   3,3   3,5   3,8   4,0   4,3   4,5   4,8   5,0

Диаметр кроны, м чистый          смешанный

Рис. 2. Распределение деревьев по диаметру кроны в чистом и смешанном фитоценозах, %

В чистом древостое наибольшее число деревьев имеет площадь кроны 7 м2 (25,0 %), в смешанном также – 7 м2 (11,4 %) (рис. 3).

Рис. 3. Распределение деревьев по площади кроны в чистом и смешанном фитоценозах, %

В чистом древостое преобладает объем кроны 4,0 м3 (45,0 %), в смешанном насаждении большинство деревьев имеют объем кроны 12 м3 (12,4 %) (рис. 4).

Рис. 4. Распределение деревьев по объему кроны в чистом и смешанном фитоценозах, %

Средние показатели кроны березы повислой больше в чистых рядах на 33,7 %, что обуславливается лучшими условиями для роста и продуктивности растений в чистом искусственном фитоценозе. Площадь кроны в смешанном насаждении на 58,5 % меньше, чем в чистом. Объем кроны в чистом насаждении превосходит в среднем объем кроны в смешанном на 35,4 %.

Заключение . Исследования, проведенные в чистом и смешанном фитоценозе березы повислой на южном черноземе в условиях степи, показали, что лучший рост и развитие кроны у березы наблюдается в чистом фитоценозе, смешение с ивой остролистной и уменьшение площади питания одного растения приводит к снижению роста и уменьшению размера кроны на 33–58 %. Изучение линейных показателей роста показало, что в чистом фитоценозе наблюдается нормальное распределение деревьев по высоте, диаметру ствола, а также по размерам кроны. В смешанном фитоценозе распределение по диаметру, протяженности, площади и объему кроны имеет больший разброс, значения представлены более сглаженной кривой (наибольший процент распределения по всем показателям не превышает 23,8 %).