Структура и форма кроны сосны в осушенном сосняке кустарничко-восфагновом при разном световом режиме

Автор: Зарубина Лилия Валерьевна

Журнал: Молочнохозяйственный вестник @vestnik-molochnoe

Рубрика: Биологические науки

Статья в выпуске: 1 (13), 2014 года.

Бесплатный доступ

Проведено изучение влияния лесохозяйственных мероприятий (рубок ухода) на структуру и форму кроны у оставшейся на доращивание части осушенного соснового древостоя, расположенного в Холмогорском районе Архангельской области. Описана методика и приведена краткая характеристика объектов исследования. В результатах исследования описывается изменение экологического коэффициента кроны, биометрических показателей побегов и хвои, ход роста сосны по высоте в послерубочный период.

Осушение, прирост, экологический коэффициент кроны, биометрические показатели, рубки ухода

Короткий адрес: https://sciup.org/14998725

IDR: 14998725

Текст научной статьи Структура и форма кроны сосны в осушенном сосняке кустарничко-восфагновом при разном световом режиме

Европейский Север является главной лесосырьевой базой России и основным поставщиком древесины и ее продукции на мировой рынок и для удовлетворения внутренних потребностей страны [1]. Лесной комплекс составляет основу экономики Севера страны, и до последнего времени располагал значительной лесосырьевой базой суходольных хвойных лесов. Однако истощение базы высокопродуктивных экономически доступных лесов значительно обострило проблему лесопользования, вызвало необходимость изыскания новых путей получения хвойной древесины. В результате для удовлетворения потребностей страны в хвойной древесине в промышленную рубку стали широко вовлекаться спелые и перестойные старо-осушенные сосняки и ельники, площадь которых в регионе до последнего времени составляла около 738 тыс. га. [2]

Большое значение в решении проблемы лесопользования на осушаемых землях отводится также рубкам ухода за лесом. Известно, что за счет улучшения вертикальной и горизонтальной структуры формирующихся насаждений, светового и корневого питания деревьев рубки ухода способствуют значительному усилению физиологической и ростовой деятельности. [3,4]

Целью работы явился анализ роста и формирования осушенных и осветленных сосновых насаждений. Экспериментальные исследования нами проводились в 2007 году в осушенном сосняке, произрастающем на торфяно-болотной почве, в Холмогорском лесхозе Архангельской области, относящемся к средней подзоне тайги.

Закладка пробных площадей велась с учетом требований ОСТ 56-69-83 [5]. Биометрические показатели определялись с применением торсионных весов ВТ-1000 и штангенциркуля в 9-12 кратной повторности.

Обработка полевых материалов осуществлялась общепринятыми в лесоводстве и таксации методами. Кроме этого проводилась статистическая обработка данных с использованием современной вычислительной техники и применением соответствующего программного обеспечения.

Влияние рубок ухода изучалось в 52-летнем сосняке кустарничково-сфагновом V класса бонитета. Участок осушен в 1968 г. Осушение выполнено системой открытых каналов с расстоянием 140 м между ними. Осушение выполнено системой мелкой мелиорации. Расстояние между осушителями около 50 м, глубина осушителей 0,3 м. Все осушители (канавы) в хорошем состоянии. Рубки ухода на изучаемом участке проведены в 1988 г. вручную сотрудниками Архангельского института леса и лесохимии путем равномерной вырубки тонкомерной (угнетенной) части древостоя и фаутных деревьев. Опытные и контрольные участки в 52-летнем сосняке располагались в зонах интенсивного (10–15 м) и экстенсивного (50–60 м) осушения. Краткая лесоводственно-таксационная характеристика изучаемых участков дана в таблице 1.

Таблица 1. Лесоводственная характеристика объектов исследования

Объект исследования

Расстояние до осушителя, м

Состав древостоя

Средние показатели

Относи-тельная полнота

Запас, м3/га

Процент выборки (%)

Д, см

Н, м

по количеству стволов

по запасу

Контроль

10-20

10СедБ

6,0

7,5

0,91

68

-

-

50-60

3,9

6,6

0,90

64

-

-

Объект исследования

Расстояние до осушителя, м

Состав древостоя

Средние показатели

Относи-тельная полнота

Запас, м3/га

Процент выборки (%)

Д, см

Н, м

по количеству стволов

по запасу

Опыт

10-20

10С+Б

7,6

8,9

0,89

76

54

22

50-60

6,0

7,3

0,88

71

56

30

По данным таблицы видно, что в центре межканальной зоны высота сосны на контроле (без рубок ухода) равнялась 6,6 м, диаметр – 3,9 см, на участке с рубками эти показатели возросли до 7,3 м и 6,0 см.

Прирост в высоту служит хорошим интегральным показателем жизненного состояния растений. Характер текущего среднегодичного прироста сосны в высоту показан в таблице 2. Как видно из таблицы, у сосны средний прирост в высоту в 52-летнем сосняке кустарничково-сфагновом осушенном в отдельные годы изменяется от 21 до 30 см. Величина прироста боковых побегов также не остается постоянной, а изменяется, но при более низких абсолютных значениях (от 7,2 до 10,0 см). Максимальный прирост сосны в высоту приходится на более теплый с достаточным количеством осадков 2007 г.

Таблица 2 – Соотношение между приростом верхушечного и боковых побегов сосны (Кэк )

Годы

Контроль

Рубки ухода

прирост побегов, см

главный

боковой

Кэк

главный

боковой

Кэк

2007

30,1±2,3

7,2±1,3

4,3

35,6±2,9

12,2±0,7

2,9

2006

24,0±1,1

8,2±0,6

3,0

35,0±2,4

16,6±1,3

2,2

2005

24,9±2,0

11,3±0,7

2,3

29,1±2,8

15,3±1,0

1,9

2004

21,8±1,3

8,1±0,5

2,8

26,3±1,9

14,5±0,9

1,8

2003

21,0±1,4

9,2±0,7

2,3

27,1±1,7

15,9±1,1

1,7

2002

24,2±1,8

10,0±0,6

2,4

33,2±3,2

19,1±2,2

1,6

Улучшение светового и теплового режимов, активизация метаболической деятельности в результате вырубки части древесного яруса положительно сказались на росте сосны в высоту. За 19 лет после рубок ухода прирост верхушечного побега в отдельные годы увеличивался в 1,2-1,4 раза по сравнению с контролем. Прирост оказался существенным и статистически достоверным (tst 0,95=3,2…4,5). За все послерубочные годы суммарный дополнительный прирост верхушечных побегов составил: вблизи осушителей 1,1 м, на удалении 60 м от них 0,8 м.

Длительное произрастание в условиях ограниченного освещения проявилось у сосны в строении кроны. Для оценки состояния кроны нами использован экологический коэффициент (Кэк), определяемый как отношение прироста верхушечного побега к боковым (табл. 2).

Как показали исследования, в изучаемом сосняке рост сосны в высоту значительно опережает рост ветвей и боковых побегов. Однако, из-за перегущенности насаждения, крона становится короткой и узкой, хотя и развивается симметрично, но при этом приобретает близкую к пирамидальной форму. В этих условиях экологический коэффициент деревьев намного выше единицы.

Другим важным диагностическим показателем оценки состояния кроны в целом является форма ее поперечника и протяженность по стволу. Длительное пре- бывание сосны в перегущенном насаждении в стесненных условиях повлекло за собой поднятие кроны по стволу. Крона стала более фитонасыщенной на ограниченном пространстве по сравнению с деревьями, растущими в разреженном древостое (табл. 3).

Таблица 3. Форма кроны сосны в 52-летнем сосняке кустарничково-сфагновом

Расстояние до осушителя, м

Показатели формы кроны

протяженность по стволу, м

поперечник, м

отношение поперечника к высоте кроны

контроль

опыт

контроль

опыт

контроль

опыт

10-20

4,3±0,07

5,7±0,06

1,5±0,01

2,0±0,02

0,35

0,35

50-60

2,4±0,02

3,3±0,02

0,8±0,01

1,0±0,01

0,33

0,31

Как видно из таблицы 3, в ненарушенном древостое поперечник кроны у сосны менее вытянут в горизонтальном направлении за счет менее активного роста боковых побегов по сравнению с верхушечным. Крона более приближена к пирамидальной форме. Такое состояние кроны негативно отражается на ее функциональной деятельности и, прежде всего, на интенсивности фотосинтеза, поскольку внутренние побеги перекрываются периферийными побегами и ветвями и изолируют их от света.

Улучшение светового и теплового режимов в результате вырубки части древостоя привело к трансформации кроны в сторону ее улучшения. Прежде всего изменился экологический коэффициент кроны в результате ускоренного роста боковых побегов. У большинства деревьев экологический коэффициент кроны стал ниже по сравнению с контролем. Крона из пирамидальной стала более походить на конусообразную форму. Однако отношение поперечника кроны к ее высоте у деревьев сохранилось на уровне контроля. Через 19 лет после рубок ухода протяженность кроны по стволу у сосны на разреженном участке увеличилась в 1,3 раза, а поперечник возрос на 25 %.

В целом экологическое значение позитивных изменений в кроне, происходящих у сосны после проведения в сосновом насаждении лесохозяйственных мероприятий, состоит, прежде всего, в улучшении микроклиматических условий, связанных с увеличением проникновения под полог солнечной радиации и осадков. Это влечет за собой улучшение температурного режима почвы и воздуха и влаго-запасов в почве, улучшения условий для функционирования корневой системы и ассимиляционного аппарата сосны и подпологовых растений.

Морфологическая характеристика побегов может служить критерием оценки жизненного состояния древесного растения. Условия светового режима, оказывая влияние на различные стороны обмена веществ растений, определенным образом влияют и на их морфоструктуру. Анализ имеющегося у нас материала (табл. 4) показал, что после рубок ухода у сосны в соответствии с изменившимся световым режимом изменяется величина главных и боковых побегов, количество и масса на них хвои. Наибольшая масса хвои на побегах деревьев накапливается в разреженном участке насаждения (табл. 4). В этих условиях масса хвои на каждом побеге в среднем увеличена на 37 %.

Таблица 4. Биометрические показатели побегов и хвои сосны в 52-летнем сосняке и их изменение под влиянием рубок ухода

Контроль

Рубки ухода

Наименование показателей

возраст побегов, лет

1

2

3

1

2

3

Масса хвои, г/побег

0,92±0,02

0,61±0,01

0,82±0,02

1,48±0,09

1,27±0,06

1,62±0,09

Масса побега, г

0,11±0,01

0,10±0,01

0,18±0,01

0,28±0,02

0,26±0,01

0,40±0,03

Длина побега, см

3,70±0,01

3,22±0,02

4,10±0,03

5,95±0,03

5,20±0,04

7,35±0,04

Длина 10 хвоин, см

39,0±0,21

27,5±0,14

31,0±0,16

43,2±0,18

33,5±0,17

35,0±0,11

Масса 10пар хвоин, мг

0,23±0,04

0,15±0,01

0,18±0,02

0,25±0,04

0,17±0,01

0,21±0,06

Количество пар хвоинок: на побеге, шт. на 1 см побега, шт.

40

10,8

47

14,6

46

11,2

59

9,9

75

14,4

77

10,5

Длительное пребывание в условиях повышенной освещенности влечет за собой также увеличение длины и массы хвои на них. В разреженном древостое у сосны на побегах содержится от 1,5 до 1,62 г хвои или в 1,5 раза больше, чем в условиях слабого освещения.

Известно, что длина хвои, как и размер листьев, являются важным диагностическим признаком вида, критерием оценки условий местопроизрастания, успешности роста его. Измерения биометрических показателей хвои, взятой с однолетних побегов деревьев сосны, показало, что под влиянием разных световых условий они также существенно изменяются. Наибольшая длина 10 штук хвоинок (33,043,2 см) отмечена у сосны в разреженном насаждении. В этих условиях на побегах содержится и самое большое количество хвоинок (до 77 шт.). Самая короткая хвоя (2,7–3,9 см) и наименьшее количество хвоинок на побегах (40–47 шт.) у сосны на контрольном участке. На участке с рубками ухода по сравнению с контролем каждая хвоинка на 12…17 % длиннее, но и по массе она на 5–8 % тяжелее. В результате, общая масса хвои на побегах у сосны в насаждении с рубками на 46–53 % выше, особенно у деревьев, растущих вблизи осушителей.

Самая высокая насыщенность побегов хвоей наблюдается в естественном насаждении. Здесь на каждом сантиметре побегов содержится от 11 до 15 парных хвоинок. На участке с рубками ухода на 1 см побега имеется не более 14 штук парных хвоинок.

Масса одной хвоинки как и ее длина у сосны изменяется в соответствии с условиями местопроизрастания и возрастом. В наших условиях у сосны самая тяжелая оказалась молодая хвоя, причем наиболее тяжелая у сосны в разреженном насаждении.

Рубки ухода в сосновых насаждениях на осушенных землях, улучшая световые условия для сосны, положительно отражаются также на морфоструктуре побегов. Под их влиянием увеличилась масса и длина побегов, количество и масса хвои на них, длина и масса 10 парных хвоинок. Так, на разреженном участке масса хвои на побегах возросла в 1,6 раза по сравнению с контролем, а количество парных хвоинок почти удвоилось, при этом каждая парная хвоинка стала в 1,-1,3 раза тяжелее. В работах отдельных исследователей [6, 7] указывается, что у хвойных пород каждая единица массы хвои продуцирует две единицы органического вещества (углеводов), одна из которых идет на новообразование хвои, другая распределятся между органами дерева для поддержания жизнедеятельности и на рост. Следовательно, увеличение ассимилирующей массы на фоне усиленного (в 1,5-2,0 раза) фотосинтеза после проведения рубок ухода, позволяет осветленной сосне в разреженных древостоях больше продуцировать органических веществ, направляя их на формирование объемного ассимиляционного аппарата и усиление ростовых процессов.

В целом анализ роста и формирования осушенных и осветленных сосновых насаждений свидетельствует, что для успешного роста заболоченных сосняков целесообразно своевременное осушение с последующим после начала активного роста разреживанием их путем проведения рубок ухода.

Список литературы Структура и форма кроны сосны в осушенном сосняке кустарничко-восфагновом при разном световом режиме

  • Чупров, Н. П. Об экономической значимости древесных и недревесных ресурсов Архангельской области/Н. П. Чупров//Лесной журнал. -2000. -№2. -С. 123-128. -(Изв. высш. учебн. заведений).
  • Тараканов, А. М. Рост осушаемых лесов и ведение в них хозяйства/А. М. Тараканов. -Архангельск: СевНИИЛХ, 2004. -228 с.
  • Коновалов, В. Н. Влияние рубок ухода на морфологическое состояние сосновых молодняков на осушаемых землях/В. Н. Коновалов, А. М. Тараканов//Глобальное потепление и леса Поволжья: материалы междунар. науч.-тех. семинара. -Йошкар-Ола, 2001. -С. 82-86.
  • Коновалов, В. Н. Влияние осушения и рубок ухода на обмен веществ молодняков сосны на торфяно-болотных почвах Севера/В. Н. Коновалов, В. В. Пышкина, Н. В. Неклюдова//Структурно-функциональные особенности биосистем Севера (особи, популяции, сообщества): материалы междунар. конф. (26-30 сент. 2005 г. Петрозаводск). -Петрозаводск: ПетрГУ, 2005. -Ч. 1 (А-Л). -С. 180-185.
  • ОСТ-56-69-83 Площади пробные лесоустроительные. Метод закладки.
  • Станков, В. Д. Распределение органического вещества в различных частях дерева сосны обыкновенной/В. Д. Станков//Лесоведение. -1990. -№4. -С. 25-33.
  • Феклистов, П. А. Изменение экологических условий и рост северотаежных сосняков после осушения/П. А. Феклистов, В. Н. Евдокимов, В. В. Худяков. -Архангельск: АГТУ, РИО, 1995. -52 с.
Еще
Статья научная